压电驱动器的气动弹性应用

 随着压电智能材料与结构的发展,压电驱动器在气动弹性控制领域占据重要地位。使用压电驱动器控制翼面变形,利用而不是抵抗气动弹性效应可以控制升力、力矩以及它们的分布。采用基本相同的智能结构翼面控制系统,根据不同的控制目标需求,使用压电智能材料驱动器可以达到多种目的,包括静态的形状控制与动态的颤振抑制、抖振控制与阵风响应控制。静态控制方面例如改变翼面形状获得附加空气动力以增加升力、提供横滚力矩、改变升力分布以减小诱导阻力或减小翼根弯矩等;动态控制例如利用改变翼面形状产生的附加空气动力作为控制载荷,改变气动弹性系统的耦合程度,根据控制效果要求可作为气动阻尼、气动刚度或气动质量。这种控制方法可以减轻结构重量,提高操纵效率,扩大飞行包线,提高材料利用率,已成为可变形飞行器的重要研究内容。本文主要阐述压电驱动器气动弹性应用的动机与机理、发展与成就以及问题与展望。     

Energy Conversion Efficiency of Rainbow Shape Piezoelectric Transducer

With the aim to enhance the energy conversion efficiency of the rainbow shape piezoelectric transducer, an analysis model of energy conversion efficiency is established based on the elastic mechanics theory and piezoelectricity theory. It can be found that the energy conversion efficiency of the rainbow shape piezoelectric transducer mainly depends on its shape parameters and material properties from the analysis model. Simulation results show that there is an optimal length ratio to generate maximum energy conversion efficiency and the optimal length ratios and energy conversion efficiencies of beryllium bronze substrate transducer and steel substrate transducer are (0.65, 2.21%) and (0.65, 1.64%) respectively. The optimal thickness ratios and energy conversion efficiencies of beryllium bronze substrate transducer and steel substrate transducer are (1.16, 2.56%) and (1.49, 1.57%) respectively. With the increase of width ratio and initial curvature radius, both the energy conversion efficiencies decrease. Moreover, beryllium bronze flexible substrate transducer is superior to the steel flexible substrate transducer.     

超声波直接驱动电极的小型电火花加工装置的设计

介绍一种新型电极直接驱动的小型电火花加工装置及驱动控制原理．主要由压电驱动体、电极丝和导向器组成。电极的进给方向由两个压电驱动器的振动方式来决定．该装置具有体积小、重量轻、结构简单、响应速度快等优点。     

压电双晶片悬臂梁结构用于结冰探测的研究

 采用一种压电双晶片悬臂梁结构作为结冰探测的传感元件,使用有限元方法(FEM)计算其在有水附着与结冰两种状态下的谐振频率变化,同时使用Agilent 35670A动态信号分析仪与传统的传输法进行实验测量,通过误差对比检验计算结果的正确性,并找出谐振频率的变化与压电梁局部质量和刚度等结构特征改变之间的联系,发现随着结冰的发生以及厚度的增加,相应的局部质量和刚度的改变对谐振频率的综合影响多变。针对压电双晶片悬臂梁结构的特殊性,采用一种反馈法接线进行测量,并与传输法测量结果以及FEM计算结果进行比较,证明这种测量方法的准确性。最后根据计算与实验测量结果确定合适的工作模态,总结整个结冰过程对该模态谐振频率的影响。结果表明,压电双晶片悬臂梁结构用于结冰探测是可行的,它能够准确检测出不同结冰状态对其结构特征的影响,并且结构简单、便于测量。     

面向驱动格尼襟翼应用的压电悬臂梁位移分析

为了设计格尼襟翼的驱动机构,本文对压电悬臂梁自由端的位移及其影响参数进行了研究。采用EulerBernoulli悬臂梁模型给出了压电悬臂梁自由端的位移表达式,并采用有限元法研究了压电悬臂梁的基体厚度和压电片的布置位置等参数对悬臂梁自由端位移的影响。通过两种方法分析了压电悬臂梁自由端的位移变形,研究结果表明,通过解析法和有限元法分别计算得出的压电悬臂梁自由端的位移最大误差不超过3.6%。在其他条件一定的情况下,减小基体厚度、将压电片布置于悬臂梁根部以及选择合适的压电材料能够使自由端获得相对较大的位移。由于压电悬臂梁的位移不能满足格尼襟翼的驱动要求,需采用放大机构进一步放大自由端位移。     

微位移机构研究

微位移机构在精密机械和精密仪器中应用广泛,种类很多.本文对这些机构的结构、原理、特点和应用进行了分析与比较,并阐述了该类机构的发展趋势.     

压电驱动器应用中的模型分析

随着压电材料的快速发展,压电驱动器在结构控制领域的使用也日益广泛。压电驱动器应用时要通过胶粘剂与主体结构固结,达到传递应变,实现控制结构变形的目的。本文对于这个工程问题的理论分析模型——均匀应变模型做了进一步分析讨论,并进行了数值仿真计算,得到了胶粘剂性质变化对驱动效果的影响情况。对结构端部的层间剪切应力的仿真模拟表明,在压电驱动器粘贴的主体结构的边缘处要加强胶粘剂的剪切强度,以防止边界脱层的发生。     

羰基铁粉对橡胶吸波贴片力学与电磁性能的影响

采用羰基铁粉为吸收剂、三元乙丙橡胶（EPDM）为基体，研究了羰基铁粉用量对微波吸收贴片力学与电磁性能的影响；利用扫描电镜探讨了复合材料的微观结构。结果表明：随着羰基铁粉在橡胶基体中填充量的增加，其力学性能和电磁性能均有较大程度的提高；断面的扫描电镜照片表明，羰基铁粉与三元乙丙橡胶界面结合性能较好，在基体中分散较均匀。利用基于改进遗传算法的优化软件对以羰基铁粉为吸收剂的微波吸收贴片吸波性能进行优化预测，优化结果表明：应用配比为加（羰基铁）：ω（EPDM）=1050：100，制成厚度为0．8mm的单层吸波贴片，可以实现在8～18GHz范围内反射率〈-8dB；以配比为ω（羰基铁）：ω（EPDM）=1050：100的吸波贴片0．6mm作为内层材料，以配比为ω（羰基铁）：ω（EPDM）：150：100的吸波贴片1．5mm作为外层材料，制备成总厚度为2．1mm的双层吸波贴片，可以实现在8～18GHz范围内反射率〈-12dB。     

面向结构振动控制的压电作动器优化配置研究

 为了研究压电主动结构振动控制当中作动器的位置优化问题,从系统的状态空间方程出发,在系统可控性Gram矩阵特征值的基础上来描述性能指标,以输入的能量吸收率为优化目标函数,提出了一种新的位置优化配置准则。利用有限元分析(FEA)方法分析作动器的配置,并与遗传算法(GA)结合进行优化计算,计算过程中对作动器的位置采用二进制编码加以描述。通过对一压电简支板结构的仿真计算对该方法进行了验证,并与其他几种不同的配置方法进行对比,从而证明了新方法的优越性。