压电陶瓷的轿车车身板件振动主动控制

压电陶瓷是一种典型且应用广泛的新型智能材料,能改善汽车振动主动控制效果。文章以压电陶瓷为作动执行元件,设计了自适应神经网络控制系统,并进行了仿真分析、四边简支矩形薄板振动主动控制试验以及轿车车身板件的振动主动控制试验与研究。结果表明,以压电陶瓷为执行元件的自适应神经网络控制能够取得较好的减振效果,这不仅有助于现有轿车振动和噪声主动控制技术问题的解决,而且为其它类似应用提供了参考。     

基于自适应神经网络进行的车内噪声主动控制研究

文中提出将自适应神经网络技术用于以压电陶瓷为执行元件的车内噪声主动控制研究中,通过以控制车身板件振动来降低结构的声辐射,进而实现车内噪声主动控制的技术路线,并进行了车身板件的振动主动控制试验和车内噪声的主动控制试验,取得了较好的减振降噪效果,为今后类似研究提供了参考。     

汽车发动机主动隔振系统自适应控制

对压电作动器与液阻悬置组成的主动控制悬置进行了研究，采用前馈自适应控制对汽车发动机主动隔振系统进行了仿真。结果表明，相对于目前轿车上普遍采用的液阻悬置，主动控制悬置可以大大降低发动机在高速运转时向车身的振动传递，减小车内噪声，提高乘坐舒适性。     

基于ANSYS的压电堆执行器仿真分析

采用ANSYS有限元分析软件对压电喷油器的压电堆执行器进行分析并建立其有限元模型,且通过仿真数据与试验数据对比验证了模型的准确性。利用该模型对压电堆执行器的振动模态进行分析,并考虑了预应力对其振动频率的影响,得到谐振状态图。结果对比发现,有预应力作用下的同阶振动频率要大于无预应力作用下的同阶振动频率,因此在压电堆执行器的设计、分析和安全检测过程中应考虑预应力对其工作状态的影响。     

玄武岩纤维/铝合金层合板低速冲击性能及应用研究

制备一种玄武岩纤维/铝合金层合板复合结构,通过试验和仿真,探讨该复合结构的拉伸、压缩、剪切、弯曲和抗冲击特性。采用连续壳单元模拟纤维层,建立低速冲击仿真模型,从能量吸收、接触力和层合板损伤程度3个方面,研究铺层结构和冲击载荷角度对纤维金属层合板抗冲击性能的影响。最后,将纤维金属层合板应用于发动机罩外板,进行发动机罩静态刚度和行人头部碰撞仿真分析。结果表明,与原发动机罩相比,纤维金属层合板发动机罩的弯曲刚度和扭转刚度均有不同程度提高,行人头部保护性能得到改善。     

悬臂梁结构振动系统的鲁棒主动控制优化

基于模型降阶的控制器由于忽略了高频未建模动态的影响,有可能产生溢出问题从而导致闭环系统不稳定,难以保证振动控制的效果,考虑高频未建模动态等不确定性问题影响,克服传统控制策略在振动主动控制中的不足,研究了柔性悬臂梁结构振动系统的H_∞鲁棒主动控制策略。基于ANSYS软件数值模拟得到压电柔性悬臂梁结构的模态振型,避免了试验建模的繁琐性、复杂性及较高的成本投入,通过与理论结果的比较,验证了ANSYS软件分析结果的正确性。通过模态分析提取了压电柔性悬臂梁结构的前3阶模态振型,剩余模态作为模型的不确定性加以考虑,通过分析系统存在的模型不确定性以及选取适当的权函数,最终完成了柔性悬臂梁结构振动系统的鲁棒控制器设计。通过从频率域上分析闭环传递函数的奇异值,表明权函数有较强的抑制外部干扰的能力,通过从时域上分析开环和闭环振动系统的单位阶跃响应,表明闭环振动系统的振幅很快趋于稳定且在较长时间内没有出现溢出不稳定现象,仿真结果表明,基于H_∞控制理论的混合灵敏度分析方法的鲁棒控制器能有效抑制悬臂梁的振动,振动系统的动态性能及鲁棒性能均得到了极大改善。     

基于超声行波方法的液滴运动驱动理论分析与试验研究

为分析超声行波驱动液滴运动的可行性,利用压电陶瓷的逆压电效应作为液滴运动的驱动源,提出弹性体平板的液滴驱动模型。建立压电振子和弹性体平板的有限元模型,使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件得到了压电振子的结构力学模态和谐振频率。仿真结果表明,在压电陶瓷弯曲振动的前6阶模态中,只有第2阶模态为压电振子的横向振动模态,其它模态为一般结构力学模态,确定了选择压电陶瓷的第1阶共振频率作为压电陶瓷驱动液滴运动的激励频率。对压电陶瓷产生超声行波驱动液滴运动的可行性进行了试验。结果表明,超声行波能够驱动液滴运动,同时表明了以超声行波作为驱动来清除汽车前风挡雨滴具有一定的可行性。     

变截面预应力混凝土箱形连续梁桥设计若干问题的探讨

采用了一种新型的虚拟层合板壳单元进行空间有限元分析计算.计算结果验证了预应力混凝土箱形连续梁桥中出现斜裂缝的原因推测.经计算发现设计改良后桥梁的工作状态得到了极大的改善,且利用虚拟层合板壳单元法计算,不仅可大大减少单元数量且计算结果精确,计算速度快.     

变截面预应力混凝土箱形连续梁桥设计若干问题的探讨

采用了一种新型的虚拟层合板壳单元进行空间有限元分析计算。计算结果验证了预应力混凝土箱形连续梁桥中出现斜裂缝的原因推测。经计算发现设计改良后桥梁的工作状态得到了极大的改善，且利用虚拟层合板壳单元法计算，不仅可大大减少单元数量且计算结果精确，计算速度快。     

基于整车性能的复合材料板簧阻尼特性研究

为了研究复合材料板簧的阻尼特性,对具有典型铺层角度的E玻璃纤维/聚氨酯层合板试样进行损耗因子试验。根据试验结果,计算了0°铺层层合板试样各个方向上的损耗因子和比阻尼。对复合材料板簧进行阻尼性能的台架试验和装车试验,获取了复合材料板簧的阻尼参数区间。层合板阻尼试验结果与复合材料板簧总成的阻尼试验结果在同一数量级,因此试验结果可信。基于试验结果和相关理论,分析了复合材料板簧的阻尼特性对整车操纵稳定性和平顺性的影响规律。装车试验结果表明,换装复合材料板簧后,样车的操纵稳定性维持原有水平,平顺性有一定的改善,与理论分析结果一致。     

面向刚度设计的 GFRP 和 VRB/GFRP 混合层合板应变能密度分布研究

针对 VRB/GFRP混合结构刚度优化设计复杂而耗时这一问题，利用有限元法分析了 GFRP铺层角度和铺层数量、VRB厚度分布形式对两种层合板刚度特性及各组分应变能密度分布的影响规律。研究结果表明，应变能密度越小能表征更好的刚度性能；抗弯与抗凹工况下，采用# （0/90） 铺层角度、增加 GFRP铺层数量以及 VRB采用 0.9-1.8-0.9 mm 的厚度分布形式时，VRB/GFRP层合板各组分的应变能密度分布更加均匀，从而获得更好的刚度性能。     

基于压电悬臂梁的铁路钢桁梁桥振动能量收集方案研究

为了研究在铁路钢桁梁桥布设能量收集装置的最佳位置,了解其给桥梁健康监测系统供电的可行性,基于压电悬臂梁能量收集基本原理,以一座有砟轨道96m双线下承式简支钢桁梁桥为背景,进行铁路钢桁梁桥振动能量转化为电能的收集方案研究。首先以压电悬臂梁作为能量收集装置,基于机电耦合理论,得到可收集能量与桥梁加速度响应的关系;其次应用车-线-桥耦合振动理论,分析该桥在列车过桥时不同构件的加速度响应;然后根据其振动特性设计压电悬臂梁的参数,采用MATLAB编程求解桥梁不同位置的可收集能量;最后提出6种振动能量收集方案并对比分析。结果表明,桥梁不同位置处动力响应不同,需根据其振动特性设计压电悬臂梁的参数;桥面系尤其是横肋中点处,适宜布置能量收集装置,可收集的能量可以满足桥梁健康监测系统的最小能量需求。     

振动主动控制技术的研究与发展趋势

对目前振动主动控制技术的研究现状作了简要评述，介绍了主动控制技术中常用传感器和作动器以及其应用情况，阐述了振动主动控制中主要控制方法和策略及应用中存在的问题，并提出了振动主动控制技术的发展趋势。     

基于多目标优化设计的主动约束层阻尼板振动控制研究

基于主动约束层阻尼(Active Constrained Layer Damping,ACLD)结构的有限元动力学方程,建立了ACLD板结构的多目标优化模型。以ACLD衬片的位置编号为设计变量,以前两阶模态损耗因子最大化为优化目标,采用改进的快速非支配排序算法(Fast and Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-II)算法,对ACLD衬片的布置位置进行了优化设计。对于不同的优化方案,设计了基于FxLMS(Filtered-x Least Mean Square)算法的控制器,研究了在同一外扰激励下的振动控制效果。结果表明,采用优化后的ACLD衬片配置方案,在被动和主动振动控制中,都具有良好的振动控制效果。     

冲击荷载作用下有隔离层的水泥混凝土路面板动态响应模拟试验研究

选择土工布、橡胶板作为水泥混凝土路面隔离层,通过室内模拟水泥混凝土路面冲击振动试验,借助微地震测试系统,测定了室内不同隔离层混凝土面板与基层板振动特性,初步获得了冲击荷载作用下隔离层对水泥混凝土面板与基层板的振动响应影响规律。振动响应试验结果表明,无隔离层时面层板振动速度峰值最大,其次是一层土工布,橡胶板作隔离层时面层板振动速度峰值最小;无隔离层面层板振动位移峰值最大,其次是两层土工布,橡胶板振动位移峰值最小。基层板在冲击荷载作用下,由于面层和隔离层的阻尼作用,基层振动速度峰值和位移峰值大幅度减小。4种工况下,无隔离层时基层板振动速度峰值和振动位移峰值均最大;按照振动速度峰值和振动位移峰值从大到小排序均为无隔离层、橡胶板、一层土工布、两层土工布。这些研究所获得的不同隔离层水泥混凝土路面板振动特性规律与方法,可为进一步研究隔离层水泥混凝土路面动力响应提供方法与理论参考。     

带空腔压电智能板的减振降噪实验研究EI北大核心CSCD

将汽车乘坐室简化为一封闭的矩形空腔,搭建了一个在作为矩形空腔的一个面的弹性智能板上装有压电分流阻尼装置的振动控制实验模型。针对弹性板第1阶模态,以压电元件存储电能最大化为目标,对压电元件粘贴位置进行了布局优化。为模拟车内噪声的不同来源和传播途径,分别进行了力锤、扬声器和激振器3种激励下压电分流阻尼的减振降噪实验。实验结果表明,通过压电分流阻尼控制后在1阶模态频率处的智能板频响函数幅值和空腔内声压幅值均有降低。本研究为车内低频噪声的控制提供了新方法。     

压电悬置及对发动机振动主动控制的仿真分析

压电作动器是利用压电材料的逆压电效应，通过施加外部电场，将电能转换成机械能的装置。它是一种易于控制的、较理想的精密电驱动微位移作动器，具有响应速度快、发热少、体积小、质量轻等优点，在主动控制方面有很大的发展前景。文中介绍了它在发动机主动悬置中的应用。     

讲座 发动机电脑管理系统的结构与诊断（六）——第二讲 电控燃油喷射系统的结构和原理

7．爆震传感 爆震传感器装在气缸体上（图1—78），这种传感器有一个压电元件。当由于爆震使气缸体振动，导致压电元件变形时，压电元件就产生一个电压。由于发动机爆震的频率约为7kHz，在这个频率左右．爆震传感器输出的电压最高。     

考虑应变率效应的碳纤维增强复合材料发动机罩行人保护分析

利用高速拉伸试验机在0.01～500 s-1的应变率范围内获取了某碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板发动机罩的应力-应变曲线并讨论了应变率对其力学性能的影响,结果表明CFRP层合板是应变率相关材料。利用获取的试验数据与广义Maxwell模型拟合,得到考虑应变率效应的广义Maxwell材料本构模型,将该模型引入分析软件LS-DYNA,对某CFRP发动机罩进行了行人保护性能仿真与试验对标,结果表明,考虑模量的应变率效应可以提升CFRP发动机罩头部损伤值的分析准确度。     

沥青路面压电输出的仿真分析

为探究沥青路面压电输出能力的大小及其影响因素,基于ABAQUS软件的力学-压电耦合分析技术,建立了压电式沥青路面压电输出的三维有限元仿真模型,分析了压电陶瓷类型、轴重、路面结构参数等对压电输出的影响。结果表明:PZT4的压电输出值最大,且压电输出随荷载的增大线性增加;当PZT埋设在沥青路面上面层与中面层之间时,压电输出随上面层模量的增加而减小,随中面层模量和沥青面层泊松比的增加而增大;PZT所受应力远小于其容许应力范围,满足行车荷载作用下的要求。