基于压电纤维复合材料半主动干摩擦阻尼器的设计与实验研究 被引量：1

1

作者 范雨 陈杰波 +1 位作者 吴亚光 李琳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期227-235,共9页

针对薄壁结构的振动问题,设计了一种铺设压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的波纹形柔性干摩擦阻尼器。介绍了波纹形半主动干摩擦阻尼器的结构形式和驱动原理。通过准静态试验探究了阻尼器在不同电压序列下输入电压与输出正... 针对薄壁结构的振动问题,设计了一种铺设压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的波纹形柔性干摩擦阻尼器。介绍了波纹形半主动干摩擦阻尼器的结构形式和驱动原理。通过准静态试验探究了阻尼器在不同电压序列下输入电压与输出正压力的关系,揭示了MFC驱动变形的迟滞非线性,并据此提出了局部线性化的驱动方案,规避了迟滞非线性给正压力控制带来的挑战。在此基础上,对安装上述阻尼器的悬臂梁结构开展了振动试验。结果表明,在设计工况下该阻尼器的减振效果良好,质量占比仅为5%的阻尼器即可使振动峰值下降79%;该半主动干摩擦阻尼器显著拓宽了有效工作范围,当振动水平为设计工况的9倍时,通过MFC驱动调控正压力,减振比例仍可保持在约75%,避免了阻尼效果的大幅衰减。 展开更多

关键词 薄壁结构 半主动振动控制 干摩擦阻尼器 压电纤维复合材料 机电耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电纤维复合材料对悬臂结构的作动行为研究 被引量：2

2

作者 张博 谢华珂 +1 位作者 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1439-1447,共9页

压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)是由美国NASA研发的综合性能优秀的新型压电材料,掌握MFC的力学行为有利于将其投入结构变形控制、减振降噪和健康监测等领域.目前对MFC宏观力学行为的研究中缺乏对作动力与驱动电压直接关... 压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)是由美国NASA研发的综合性能优秀的新型压电材料,掌握MFC的力学行为有利于将其投入结构变形控制、减振降噪和健康监测等领域.目前对MFC宏观力学行为的研究中缺乏对作动力与驱动电压直接关系的研究,现有的以MFC为作动器的应用中所使用力电关系的精度有限,不利于将MFC投入更精密的使用场景.针对此问题,文章采用经典板理论,考虑了MFC与受控结构的相对尺寸,推导了MFC对悬臂结构的作动力方程.为兼顾计算的准确性和便利性,建立了考虑MFC叉指电极真实电场的精细有限元模型开展压电静力仿真,给出将MFC叉指电极的弯曲电场简化为匀强电场的修正系数.搭建MFC-悬臂梁结构的实验装置,对有限元模型和作动力公式加以验证.精细模型与简化模型的仿真结果与实验进行对比,总体误差较小,验证了模型和修正系数的可靠性.理论计算与仿真结果对比,误差在1%以内,表明所得作动力预测公式在较大的宽度比范围内均具有较好精度.建立的MFC作动力模型对MFC应用于悬臂结构的变形控制和振动抑制有一定指导意义. 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 作动方程 叉指电极 压电静力实验

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于压电纤维复合材料的波浪冲击压力传感器研究 被引量：2

3

作者 黄禾艺 李正农 +1 位作者 任志刚 范楠贵 《电子测量技术》 北大核心 2024年第14期26-34,共9页

波浪冲击压力是海洋工程中重要的物理量之一,采用压力传感器测量波浪冲击压力的传统方法测量结果单一、稳定性差,因此需要寻找一种代替压力传感器的新测量元件。本文针对波浪对直立板的冲击模型,利用MFC对该模型的波浪冲击压力进行测量... 波浪冲击压力是海洋工程中重要的物理量之一,采用压力传感器测量波浪冲击压力的传统方法测量结果单一、稳定性差,因此需要寻找一种代替压力传感器的新测量元件。本文针对波浪对直立板的冲击模型,利用MFC对该模型的波浪冲击压力进行测量。为了验证该测量方法的可行性和准确性,将MFC测量波浪冲击压力的实测值与海洋工程中常用的经验公式的计算值进行对比。实验结果表明,MFC的测量结果与我国规范的计算结果较吻合;与我国规范相比,5种入射波高产生的所有有效数据中,仅5 cm入射波高平均误差超过10%,为18.25%,12 cm入射波高平均误差最小,最小为2.56%。 展开更多

关键词 波浪冲击压力 压电纤维复合材料 经验公式 水滴标定

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于场致应变的钛酸铋钠基压电纤维复合材料性能研究 被引量：1

4

作者 陈宇龙 汤林 +2 位作者 袁晰 罗行 张斗 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2857-2866,共10页

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变... 基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变和顶端位移最大分别达到543×10^(-6)和14.92 mm;在循环寿命实验中,经历1.0×10^(6)次循环后性能依然稳定,具有优异的耐疲劳性能,作为柔性驱动器应用前景广阔。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 钛酸铋钠 场致应变 驱动性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电纤维复合材料在结构减振中的应用 被引量：14

5

作者 侯志伟 陈仁文 +1 位作者 徐志伟 刘强 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期51-54,共4页

介绍了压电纤维复合材料,并利用该材料设计了自传感驱动器,并将其应用于梁的频响辨识。将该材料用于飞机垂尾的减振系统,目的是为了抑制在飞行过程中产生的振动和测试压电纤维复合材料在尾翼振动主动控制方面的性能表现。试验结果表明,... 介绍了压电纤维复合材料,并利用该材料设计了自传感驱动器,并将其应用于梁的频响辨识。将该材料用于飞机垂尾的减振系统,目的是为了抑制在飞行过程中产生的振动和测试压电纤维复合材料在尾翼振动主动控制方面的性能表现。试验结果表明,该材料具有良好的传感和驱动性能,并且减振效果优于压电陶瓷。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 自感知 结构减振 自适应算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电纤维复合材料的研究 被引量：8

6

作者 刘永刚 沈星 +1 位作者 赵东标 裘进浩 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期18-21,33,共5页

以提高交叉指形电极压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力为目的,采用有限元软件ANSYS分析了电极区聚合物参数、交叉指型电极结构和压电相体积分数对压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力的影响。结果表明:增加电极区聚合物的介电常数或... 以提高交叉指形电极压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力为目的,采用有限元软件ANSYS分析了电极区聚合物参数、交叉指型电极结构和压电相体积分数对压电纤维复合材料诱导应变和挟持应力的影响。结果表明:增加电极区聚合物的介电常数或减小电极区聚合物的厚度,能够提高元件的诱导应变和挟持应力,元件诱导应变最大可达173με;减小分支电极的周期或者适当增大分支电极的宽度,可以有效地提高元件的作动性能;提高压电纤维体积分数,有利于提高元件的作动性能。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 有限元 交叉指形电极 聚合物 体积分数

在线阅读 下载PDF 职称材料

交叉指形电极压电纤维复合材料的优化设计 被引量：14

7

作者 刘卫民 陈勇 +1 位作者 刘永刚 沈星 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期29-31,50,共4页

交叉指形电极压电纤维复合材料是1-3型压电复合材料的新成员,以提高其驱动应变为目的,采用有限元软件ANSYS分析了其驱动特性,并给出了组分材料特性对驱动性能的影响规律。结果表明:采用低弹性模量、高泊松比的压电相和聚合物相有利于提... 交叉指形电极压电纤维复合材料是1-3型压电复合材料的新成员,以提高其驱动应变为目的,采用有限元软件ANSYS分析了其驱动特性,并给出了组分材料特性对驱动性能的影响规律。结果表明:采用低弹性模量、高泊松比的压电相和聚合物相有利于提高压电片的驱动应变;聚合物相的介电常数对驱动应变影响最大,采用高介电常数的聚合物相可以使其驱动应变明显提高。 展开更多

关键词 交叉指形电极压电纤维复合材料 驱动应变 压电相

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电纤维复合材料的静电场分析 被引量：5

8

作者 刘永刚 沈星 +1 位作者 赵东标 裘进浩 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期596-600,共5页

采用有限元法分析了外电压作用于压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和作动性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸,及其IDE宽度和周期对压电纤维复合材料静电场的影响,研究结果表明:增加电极区聚合物... 采用有限元法分析了外电压作用于压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和作动性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸,及其IDE宽度和周期对压电纤维复合材料静电场的影响,研究结果表明:增加电极区聚合物的导电性,压电纤维复合材料静电场可以得到显著提高,最大可以提高54倍;减小电极区聚合物的厚度,同样可以显著提高静电场,最大可以提高55倍。IDE参数对电场的均匀性区域大小和电场强度大小影响也比较大。 展开更多

关键词 静电场 有限元法 压电纤维复合材料 交叉指形电极 介电常数

在线阅读 下载PDF 职称材料

TiO_2含量对压电纤维复合材料抗拉及驱动应变性能的影响 被引量：3

9

作者 陈海燕 林秀娟 +2 位作者 陈子琪 周科朝 张斗 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期165-170,共6页

采用粘稠塑性加工方法制备了锆钛酸铅方形压电纤维复合材料,研究了环氧树脂中不同Ti O2含量对压电纤维复合材料的电学阻抗、抗拉及驱动应变性能的影响。结果表明:环氧树脂中Ti O2含量不同,压电纤维复合材料的谐振频率不同。压电纤维复... 采用粘稠塑性加工方法制备了锆钛酸铅方形压电纤维复合材料,研究了环氧树脂中不同Ti O2含量对压电纤维复合材料的电学阻抗、抗拉及驱动应变性能的影响。结果表明:环氧树脂中Ti O2含量不同,压电纤维复合材料的谐振频率不同。压电纤维复合材料的抗拉强度及纵向自由应变值均随着环氧树脂中Ti O2含量增大先增加后减小。环氧树脂中Ti O2含量为3wt%的压电纤维复合材料的抗拉强度达到了77.50 MPa,且在驱动电压为-500 V^+1500 V时,其纵向自由应变值达到了1783.7με。当环氧树脂中Ti O2含量从3wt%增大至5wt%时,压电纤维复合材料的抗拉性能和驱动应变性能均有所降低。在不同的外加驱动频率下,压电纤维复合材料表现出不同的驱动应变能力。随着频率的增大,压电纤维复合材料的纵向自由应变幅度表现出明显降低,当频率超过5 Hz后,其纵向自由应变值略有减小。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 TIO2 抗拉性能 驱动应变性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电纤维复合材料悬臂梁发电性能分析 被引量：6

10

作者 王红艳 谢涛 王志彬 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第3期46-49,共4页

研究了压电纤维复合材料悬臂梁俘能器的电学特性,使用有限元法分析了叉指型电极结构尺寸、压电纤维和基板材料厚度对输出电压的影响,并将同等尺寸的d33和d31模式压电纤维材料悬臂梁俘能器发电能力进行对比分析。结果表明:叉指电极结构... 研究了压电纤维复合材料悬臂梁俘能器的电学特性,使用有限元法分析了叉指型电极结构尺寸、压电纤维和基板材料厚度对输出电压的影响,并将同等尺寸的d33和d31模式压电纤维材料悬臂梁俘能器发电能力进行对比分析。结果表明:叉指电极结构尺寸对工作于d33模式的压电纤维材料悬臂梁俘能器输出电压影响较大。d33模式俘能器具有能产生高电压、低电流值的特点,当压电纤维和基板材料的最佳厚度比为0.75时,俘能器产生电荷量最大。而d31模式俘能器具有能产生低电压、高电流值的特点,当压电纤维和基板材料的最佳厚度比为0.6时,俘能器的输出电压最大。相对于d33模式压电纤维材料,工作于d31模式压电纤维材料更适合作为发电材料使用。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 交叉指电极 悬臂梁 俘能器

在线阅读 下载PDF 职称材料

1-3型压电纤维复合材料的细观力学模型及其力电宏观参数研究 被引量：10

11

作者 赵寿根 程伟 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期335-341,共7页

基于均匀场理论和细观力学方法提出了弹簧串并联模型和电容串并联模型来分别描述1-3型压电纤维复合材料的力学性能和电学性能,并采用此模型对压电复合材料的宏观力学和电学性能参数进行了预报。在沿着纤维方向,采用并联模型来描述1-3型... 基于均匀场理论和细观力学方法提出了弹簧串并联模型和电容串并联模型来分别描述1-3型压电纤维复合材料的力学性能和电学性能,并采用此模型对压电复合材料的宏观力学和电学性能参数进行了预报。在沿着纤维方向,采用并联模型来描述1-3型压电纤维复合材料的力学和电学特性,因为在这个方向上压电纤维和基体连续并联分布;在垂直纤维方向,模型既含有串联部分又含有并联部分,从而对整体而言形成了混合串并联模型。算例结果相互比较表明该模型对1-3型压电纤维复合材料有准确的描述。 展开更多

关键词 1-3型 压电纤维复合材料(PFC) 串并联模型 力学性能参数 电学性能参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

叉指式压电纤维复合材料驱动器的结构优化 被引量：4

12

作者 赵国旗 韩伟 骆英 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2013年第4期467-472,共6页

叉指式压电纤维复合材料(Interdigitated Electrodes Piezoelectric Fiber Composites,IDEPFC)利用纤维形的压电相和叉指形电极相互作用,提高了复合材料的韧性,因其特有的压电正交异性驱动性能,在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。... 叉指式压电纤维复合材料(Interdigitated Electrodes Piezoelectric Fiber Composites,IDEPFC)利用纤维形的压电相和叉指形电极相互作用,提高了复合材料的韧性,因其特有的压电正交异性驱动性能,在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。基于COMSOL Multiphysics仿真计算平台,采用有限元分析方法,计算了1-3型压电陶瓷纤维复合材料中关键的叉指式电极(IDE)几何尺寸与压电陶瓷纤维基体的度之间的关系对IDEPFC驱动性能的影响规律,分析了压电陶瓷纤维直径、分支电极宽度与电极间隙对叉指式压电纤维复合材料驱动应变的变化影响趋势。结果表明:当电极宽度等于基体厚度的一半时,可得到最优的正交异性驱动性能;采用直径越小的压电陶瓷纤维,从而减少基体厚度,有助于提高IDEPFC的驱动灵敏度;减小电极间隙可以降低驱动电压,当电极间隙与基体厚度的比值大于4时,可以获得最大的驱动应变。研究成果为叉指式压电纤维复合材料的优化设计提供了理论指导。 展开更多

关键词 有限元分析 1-3型压电纤维复合材料 叉指式电极 性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

1-3型压电纤维复合材料结构参数对驱动性能的影响 被引量：2

13

作者 李允 沈星 王宁 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期89-92,99,共5页

采用有限元方法对1-3型压电纤维复合材料(Macro-fiber composites,MFC)建立微机电模型,讨论了交叉指形电极关键尺寸、两相结构尺寸对驱动性能的影响。结果表明:分支电极中心距p一定时,取较大的分支电极宽度w可得到较大的自由应变和夹持... 采用有限元方法对1-3型压电纤维复合材料(Macro-fiber composites,MFC)建立微机电模型,讨论了交叉指形电极关键尺寸、两相结构尺寸对驱动性能的影响。结果表明:分支电极中心距p一定时,取较大的分支电极宽度w可得到较大的自由应变和夹持应力;当分支电极宽度w不变时,随p/w的增加,自由应变增加而夹持应力减小;采用交叉指形电板结构可使1-3型压电纤维复合材料具有较高的横观各向异性,横向效应系数可提高2.3倍。较小的聚合物层厚度a、纤维截面尺寸c有助于提高压电纤维复合材料的驱动性能,较小的纤维间聚合物宽度b有助于提高压电纤维复合材料的自由应变,但夹持应力则相应降低。 展开更多

关键词 1-3型压电纤维复合材料 驱动性能 有限元方法 自由应变

在线阅读 下载PDF 职称材料

粘结层对压电纤维复合材料机电响应行为的影响 被引量：2

14

作者 沈杰 宋佳畅 +3 位作者 周静 周晶晶 黄瑞 申冰菲 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第12期4118-4127,共10页

本文从功能材料力-电耦合的角度分析了粘结层参数对压电纤维复合材料(macro fiber composites, MFC)机电响应行为的影响。通过有限元模拟计算发现,减少粘结层厚度及增大其介电常数有利于缓解MFC介电失配现象,提高有效电场加载,从而获得... 本文从功能材料力-电耦合的角度分析了粘结层参数对压电纤维复合材料(macro fiber composites, MFC)机电响应行为的影响。通过有限元模拟计算发现,减少粘结层厚度及增大其介电常数有利于缓解MFC介电失配现象,提高有效电场加载,从而获得高压电性。试验制备了MFC并进行了驱动及传感性能表征,试验结果与模拟仿真一致。减少粘结层厚度和弹性模量,及增大其介电常数,能有效增大MFC尖端位移和输出电压,提高驱动和传感性能。该研究对驱动和传感用MFC的设计提供了指导。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 粘结层 有限元分析 驱动 传感 机电响应 力-电转换

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于压电纤维复合材料变形机翼结构设计和实验研究 被引量：2

15

作者 郭翔鹰 王帅博 王松松 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-9,共9页

为了改善现有机械式变形机翼结构气动效率较低的缺点,以压电纤维复合材料(marco-fiber composite,MFC)为驱动器,碳纤维增强复合材料为承重件,设计了一种可实现机翼后缘连续光滑变形的智能机翼.基于实验通过改变电压大小研究了MFC在直流... 为了改善现有机械式变形机翼结构气动效率较低的缺点,以压电纤维复合材料(marco-fiber composite,MFC)为驱动器,碳纤维增强复合材料为承重件,设计了一种可实现机翼后缘连续光滑变形的智能机翼.基于实验通过改变电压大小研究了MFC在直流电载荷下机翼的变形能力,改变交流电及横向激励幅值、频率等参数研究了机翼受气动载荷下的动态特性.结果表明,变形机翼后缘偏转角与驱动电压近似成正比关系,最大偏转角为4.7°,外侧机翼振动幅值均大于内侧机翼,动态稳定性弱于内侧.研究为压电材料驱动变形机翼的结构设计和动态实验研究提供参考. 展开更多

关键词 变形机翼 压电纤维复合材料 动态特性分析 实验研究 机电耦合 结构设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

交叉指形电极压电纤维复合材料静电场优化

16

作者 刘永刚 沈星 +1 位作者 赵东标 裘进浩 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期38-41,共4页

采用有限元法分析了外电压作用于交叉指形电极(IDE)压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和动作性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸及其IDE分支电极宽度和电极中心距对压电纤维复合材料静电场的影响... 采用有限元法分析了外电压作用于交叉指形电极(IDE)压电纤维复合材料时的静电场分布,讨论了静电场对元件极化和动作性能的影响,研究了电极区聚合物的介电常数和厚度尺寸及其IDE分支电极宽度和电极中心距对压电纤维复合材料静电场的影响。结果表明:增加电极区聚合物的导电性或减小电极区聚合物的厚度,压电纤维复合材料静电场可以得到显著提高,同时,元件横向应变可以提高108倍,横向应力可以提高43倍;IDE参数对电场的均匀区域大小和电场强度大小影响比较大。 展开更多

关键词 静电场 有限元法 压电纤维复合材料 交叉指形电极

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于压电纤维复合材料的风沙冲击力传感器研究

17

作者 李正农 王艺舒 +2 位作者 蒲鸥 吴红华 赵爱国 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期923-933,共11页

沙尘暴是一种多发于沙漠等干旱地区的灾害天气,建(构)筑物常受其影响被侵蚀甚至产生破坏,这种破坏的本质是风沙两相流中沙粒对结构表面冲击产生细微损伤的积累。为了深入探索这种风沙两相流对结构的冲击作用和沙粒冲击力在结构表面的分... 沙尘暴是一种多发于沙漠等干旱地区的灾害天气,建(构)筑物常受其影响被侵蚀甚至产生破坏,这种破坏的本质是风沙两相流中沙粒对结构表面冲击产生细微损伤的积累。为了深入探索这种风沙两相流对结构的冲击作用和沙粒冲击力在结构表面的分布规律,研究了采用压电纤维复合材料作为力传感器来测量风沙流场中沙粒冲击力的方法,通过标定试验建立了压电传感器所受沙粒冲击力与其输出电信号之间的数学模型,构建了基于压电纤维复合材料的风沙冲击力传感器。分别采用高频测力天平和压电传感器测量低矮房屋迎风面在风沙风洞试验中所受到的沙粒冲击力,验证压电传感器测量沙粒冲击力的适用性和准确性。结果显示:两种测力方式的结果总体相差在-4.72%~5.80%,两种试验结果吻合良好;建筑物迎风面内侧所受到的沙粒冲击力大于外侧所受到的沙粒冲击力,沙粒冲击力的分布与表面风压力分布具有一定相关关系。研究成果可为结构防风沙灾害的相关研究提供参考。 展开更多

关键词 沙粒冲击力 压电纤维复合材料 力传感器 低矮房屋

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于压电纤维复合材料的旋转叶片主动控制 被引量：6

18

作者 张博 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1093-1102,共10页

旋转叶片结构的振动失效占据了航空发动机整机故障的相当比重.发展针对旋转叶片结构的减振技术对于减轻叶片重量,提升叶片性能,延长叶片寿命具有重要意义.通过引入压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)传感器和作动器,研究预变... 旋转叶片结构的振动失效占据了航空发动机整机故障的相当比重.发展针对旋转叶片结构的减振技术对于减轻叶片重量,提升叶片性能,延长叶片寿命具有重要意义.通过引入压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)传感器和作动器,研究预变形旋转叶片2:1内共振的主动控制.建立考虑时滞效应的旋转叶片比例微分闭环控制系统运动方程.通过摄动分析推导出受控叶片的演化方程,并结合延拓法揭示速度增益、位移增益、时滞量等系统参数对受控系统稳态响应及稳定性的影响规律.理论研究结果与数值结果得到相互验证.研究发现时滞量对系统稳定性影响显著,当时滞超过某临界值时,演化方程原有的平衡点失稳,闭环受控系统将缓慢进入一个大振幅的周期运动,从而丧失控制效果.位移增益存在一个范围使得系统出现多值稳态响应,进而破坏了增益平面内系统稳定区和非稳定区域的直线边界.不恰当的速度增益和位移增益会给受控系统引入新的共振.研究结果为叶片结构的减振提供了理论基础. 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 预变形旋转叶片 主动控制 稳定性 多尺度法

在线阅读 下载PDF 职称材料

柔性压电纤维复合材料传感器的制备及应用 被引量：2

19

作者 肖志达 袁晰 +2 位作者 闫明洋 周科朝 张斗 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期413-424,共12页

随着智能器件及物联网的快速发展,柔性可穿戴压电传感器越来越受到人们的广泛关注。本文制备了柔性压电纤维复合材料传感器,证明其检测弯曲应变、弯曲角度和振动加速度的能力。结果表明:在悬臂梁振动试验中,柔性压电传感器的输出电压随... 随着智能器件及物联网的快速发展,柔性可穿戴压电传感器越来越受到人们的广泛关注。本文制备了柔性压电纤维复合材料传感器,证明其检测弯曲应变、弯曲角度和振动加速度的能力。结果表明:在悬臂梁振动试验中,柔性压电传感器的输出电压随着加速度增大呈现线性增加。在远离谐振频率的频率范围内,柔性压电传感器表现出良好的线性度,证明其可以用作传感器来检测振动加速度。在弯曲试验中,输出电压随着弯曲应变的增加而增加,弯曲变形下每微应变的输出电压达到8.54 mV,具有优异的灵敏度。随着弯曲频率的变化,柔性压电传感器输出电压幅值无明显变化,说明其具有良好的传感稳定性。通过10万次循环弯曲测试,其输出电压幅值没有明显下降,证明其具有良好的疲劳性能。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 柔性 传感性能 弯曲应变 加速度 灵敏度

在线阅读 下载PDF 职称材料

压电纤维复合材料的管道结构健康监测应用 被引量：2

20

作者 王露 刘盛文 +4 位作者 谢文韬 汤林 袁晰 周科朝 张斗 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1085-1095,共11页

管道实时结构健康监测对工程应用具有重要意义,压电纤维复合材料在与管道结构共形时保持压电阻抗特性,对管道结构进行健康监测。本文制备了压电纤维复合材料,研究了复合材料厚度对电阻抗特性的影响,厚度大于250μm时阻抗峰值下降50%。... 管道实时结构健康监测对工程应用具有重要意义,压电纤维复合材料在与管道结构共形时保持压电阻抗特性,对管道结构进行健康监测。本文制备了压电纤维复合材料,研究了复合材料厚度对电阻抗特性的影响,厚度大于250μm时阻抗峰值下降50%。基于压电纤维复合材料进行了结构载荷监测应用验证,通过相关系数偏差值(R_(C))和均方根偏差(R_(M))方法对结构受到损伤时的压电纤维复合材料阻抗敏感特征进行量化,并基于无损状态建立了损伤阈值(U_(l))。当管道结构受到50 N载荷时,R_(C)指数达到0.51(U_(l)=0.005);螺栓结构松动50%时,R_M指数达到7.96(U_(l)=0.63)。结果表明,压电纤维复合材料可以对管道结构应力状态变化和螺栓松动进行灵敏响应,适用于管道等复杂曲面结构进行结构健康监测,应用前景广阔。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 柔性 压电阻抗 结构健康监测

在线阅读 下载PDF 职称材料