压电/磁电层合板的振动分析

发布时间：2020-12-17 05:11

　　磁电层合结构因其独特智能特性,在航天、航空、化工、电动控制,机械系统等领域发挥着不可替代的作用,由磁电材料制作而成的微型智能结构例如传感器、换能器、电动智能开关等设备在工程中经常看到[1]-[3]。磁电材料作为高新智能材料,由它制作而成的智能层合结构还存在着诸多需要研究的问题,尤其是力学上的难题急需解决,其中振动是当前国内外高校、企业等众多单位的讨论热点。层合薄板作为工程中最经常用到的元件,它有着重要的研究意义[4][5],本文的研究对象主要是压电层合薄板以及磁电层合薄板,针对压电、磁电层合结构,对其进行了动力响应分析。文章开始部分对论文的研究目的和意义做了阐述,简要说明了压电、磁电材料的发展历程及研究现状。首先建立四边简支压电层合板几何模型,基于哈密顿原理和瑞利-里兹法,依据压电材料的本构方程,推出层合薄板的动力学方程,利用ANSYS软件对其进行了模态、瞬态分析。讨论了激励电压幅值以及阻尼对薄板横向振动的影响并得出结论:四边简支处承受薄板最大应力,同时绘出了最大应力随时间的变化曲线。最后以磁电层合结构为研究对象,基于磁电材料本构方程,考虑材料的几何非线性,利用哈密顿原理推导出磁场-机... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 磁电材料简介
        1.2.1 磁电效应
        1.2.2 磁电效应的影响因数
        1.2.3 磁电材料的分类
        1.2.4 磁电材料的应用
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 四边简支压电层合板的横向振动特性
    2.1 薄板的基本假设
    2.2 四边简支压电层合板的横向振动微分方程
    2.3 四边简支压电层合板的有限元仿真分析
        2.3.1 ANSYS有限元软件简介
        2.3.2 有限元法求解压电结构动力学方程
    2.4 仿真分析及数值模拟
        2.4.1 模态分析
        2.4.2 激励电压幅值对响应的影响
        2.4.3 阻尼对横向位移的影响分析
        2.4.4 薄板中心节点的应力响应分析
    2.5 本章小结
第3章 磁电层合矩形薄板非线性振动方程的推导
    3.1 非线性振动理论
        3.1.1 非线性振动系统的研究意义
        3.1.2 非线性振动的研究方法
    3.2 磁电层合薄板在磁场-机械力作用下的非线性振动方程
        3.2.1 磁电层合薄板的物理模型
        3.2.2 无量纲化微分方程
    3.3 幅频相频方程的推导
    3.4 本章小结
第4章 磁电层合矩形薄板的非线性振动分析
    4.1 不同边界条件下的主共振分析
    4.2 各参数对系统幅频响应的影响
    4.3 系统分岔与混沌的研究分析
        4.3.1 阻尼的变化对系统分岔与混沌的影响
        4.3.2 激励磁场变化对系统分岔与混沌的影响
        4.3.3 机械力的变化对系统分岔与混沌的影响
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 未来展望
参考文献
附表
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：2921462