基于风致振动机理的压电发电机实验及仿真研究

随着低功耗微机电系统的发展,越来越多的微型发电机涌现,其中压电发电机为典型的代表。针对一种基于风致振动机理的柔性压电发电机进行了实验及仿真研究：建立柔性悬臂梁流固耦合仿真模型,分析柔性梁在流场中的力学环境及颤振机理;探究压电悬臂梁在亚颤振临界风速及超颤振临界风速条件下电压输出特性及其给电容充电的性能。结果表明,当风速低于颤振临界速度时,单个压电悬臂梁输出电能较小,接近于零。当风速高于颤振临界速度时,输出电压为类正弦曲线,峰值可达20V。在超颤振临界速度条件下,单个压电悬臂梁为10μF电容充电10s可达22V。微型压电发电机为低功耗微机电系统设备供电成为可能。     

柔性悬臂梁时滞主动控制的实验验证

对柔性悬臂梁的时滞主动控制进行实验研究。控制方法采用独立模态空间方法,控制律     

一种新的缺陷压电体奇异准协调单元及其断裂分析

在缺陷压电体断裂理论分析的基础上构造了一种新的缺陷压电体广义位移模式并建立了有限元断裂分析模型;提出了求解压电体含大曲率缺口广义强度因子等断裂参量的数值分析计算方法。考查了不同结构尺寸、电位移与电场对解的影响,本方法所得的结果与理论解一致,说明了本文方法的有效性。     

谐振式飞机结冰探测传感器仿真及实验研究

为实现飞机表面积冰厚度非接触式高精度测量,建立压电传感器、铝板及冰层组成的有限元仿真模型,通过机电阻抗分析法研究了飞机结冰厚度对系统谐振频率及阻抗的影响规律,获得压电传感器设计参数;搭建地面冷环境实验平台,采用阻抗分析仪测量不同结冰温度和积冰厚度作用下的系统谐振频率.结果表明:基于压电传感器的谐振探测法能够有效测量基体...     

含晶界单层过渡金属硫化物的压电效应研究

在单层过渡金属硫化物（Transition metal dichalcogenides,TMDs）的合成过程中,缺陷是不可避免的,而且缺陷对单层TMDs的物理化学性质有着重要的影响。为了研究晶界（Grain boundaries,GBs）对单层TMDs压电效应的影响,基于密度泛函理论（Density functional theory,DFT）,计算了36种含晶界单层TMDs和36种不含晶界单层TMDs的压电系数。结果表明：晶界的存在会增强单层TMDs的压电效应,这是由于晶界会导致体系产生应变梯度,从而激发了挠曲电效应。压电系数的变化呈现明显的周期趋势,即随着硫族元素相对原子质量的增加压电系数逐渐增大,其中,含晶界的单层MoTe₂的压电系数最大为11.17 pm/V,与单层MoTe₂ （8.74 pm/V）相比,提高了约27.8%。本文的研究结果可以为开发应用于飞行器中的高灵敏度传感器和高精度控制器的设计提供理论指导。     

激波风洞超燃冲压发动机推力测量技术研究

为满足高马赫数超燃冲压发动机研制的需求,在激波风洞中开展了超燃冲压发动机推力测量技术研究工作,采用压电式推力测量天平测量了超燃冲压发动机模型上的推力。根据试验模型的受力特性进行了天平设计与校准研究,并在激波风洞中开展了验证性试验。在天平设计中,采用有限元力电耦合分析方法对天平性能进行了预估。分析结果表明:天平主分量的灵敏度可达到17.447 mV/N,一阶振动模态可达到1022.40 Hz。在验证试验中,分别测量了超燃冲压发动机模型在喷注和不喷注燃料条件下的推力。试验结果表明:在2种试验状态下,发动机阻力差值最大约220 N,说明设计的压电式推力测量天平可分辨出不同试验条件下作用在发动机上的推力大小。     

压电陶瓷驱动电源及其在激光陀螺扫模中的应用

对压电陶瓷微位移器驱动电源与环形激光陀螺腔长调节原理进行了分析 ,在此基础上 ,设计了微机控制 0～ 30 0 V电压连续可调压电晶体驱动电源 ,并将其应用于自行设计的环形激光陀螺自动扫模系统。实验获得的扫模曲线表明 ,该驱动电源能够满足环形激光陀螺扫模系统的要求     

非周期压电阻尼对失谐叶盘结构振动局部化抑制机理

将非周期压电阻尼技术引入失谐叶盘结构形成机电耦合系统,推导了机电耦合系统的动力学方程,从理论上分析了非周期压电系统对失谐叶盘结构振动局部化的抑制效果。构造了两种非周期压电系统模型:非周期压电分支模型和非周期压电网络模型。研究结果表明:与双周期压电网络系统相比,按照能量集中的程度不同连接而成的非周期压电系统具有更好的振动局部化抑制效果。在非周期压电网络系统的构造中,电阻不再是关键因素,而主要是通过电路形式改变整个叶盘结构中的能量分配情况,电感作为储能元件在其中至关重要。通过合理设计非周期压电网络电路形式,可以得到比非周期压电分支系统和双周期压电网络系统更好的振动局部化抑制效果。      

基于DSP 的压电马达驱动电路设计

在分析压电马达运行原理和等效电路的基础上,设计了一种基于LC谐振原理的压电马达驱动电路。采用TMS320F28035 DSP为电路的控制核心,利用全桥逆变和LC谐振产生驱动信号,并通过Multisim软件对驱动电路进行仿真分析。实验结果证明,该驱动电路能够满足驱动压电马达的要求,提高光纤对轴系统的定位精度,同时实现系统的小型化设计。     

高速水射流冲击下航空有机玻璃(PMMA)损伤行为

飞行器高速经过雨区时,风挡玻璃等部件容易受到雨滴的冲击侵蚀。为探究飞行器风挡玻璃的雨蚀损伤行为,基于一级轻气炮搭建了单射流冲击试验平台(SIJA),并对航空定向及非定向有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)进行了不同速度的射流冲击试验。结果表明受高速射流冲击时,定向有机玻璃主要表现为面下分层的银纹损伤,而非定向有机玻璃主要表现为表面损伤。随着冲击速度不断提升,两种有机玻璃试样都出现了表面剥离损伤,且定向有机玻璃的剥离损伤更为严重。通过对试样内部应力波传播及损伤扩展的观察发现,定向有机玻璃面下分层为剪切波主导,且这一损伤模式更容易造成剥离,多次冲击后的试验结果也进一步证明了这一结论。同时根据聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜得到的冲击阶段冲量对损伤进行了评估与预测,发现损伤面积与冲量呈线性关系。