压电结构相关资料收集
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压电结构相关资料收集(对第三个较有兴趣)
一.振动控制包括主动控制和被动控制。
为取得最佳的振动控制效果,主动控制
和被动控制可以综合,对结构参数和控制器进行统一设计,称为控制-结构一体化设计(Control augmented-structural synthesis)。
下一例:
压电耦合板
压电耦合板系统,如图1所示,在上、下表面粘贴有压电片,下表面粘贴压电传感片,用以测量应变;
上表面粘贴压电驱动片,诱导平板变形;形成控制回路实施自适应减振。
压电耦合板的弯曲振动分析采取
如下假设:该板符合Kirchhoff直线假设,压电片与基板间理想粘贴。
图1 压电板简图
二.压电层合板
2. 1 压电片与粘结层之间的层间剪应力、横向变形和电势的分布
图2a、b、c 给出了感知情况下压电层与粘结层之间的剪应力、横向变形和电势的三维图. 作动情况下压电层与粘结层之间的剪应力、横向变形和电势的分布情况与感知情况下的三维分布图形相似, 这里省略.
从层间剪应力的分布可看出, 层间剪应力在压电片的边缘处达到最大值, 而在中间区域近似为0.
2. 2 电势沿压电片厚度方向的分布情况( 取压电片
下表面电势为0)
从图中可看出, 在这2 种情况下, 电势随厚度都按线性规律变化. 随着外载荷、基体厚度和粘结层厚度的变化, 上述曲线的形状基本保持不变, 但所得到的电势的最大值则随着这些量的变化而变化.
2. 3 压电层和粘结层厚度变化对控制效果的影响及优化分析
2.3.1 压电片作作动片固定基体和粘结层的厚度, 让压电片的厚度变化。
右图是4 种情况下层合板中心点的挠度随压电层厚度变化的曲线. 从图中可以看出, 当基体厚度一定时, 压电片的厚度有一个最佳值,
从图中可以看出, 粘结层厚度对于曲线的形状影响不大, 但对于挠度的大小影响很大, 例如当粘结层的厚度分别为h2= 0 和0. 8 mm 时, 其产生的最大挠度相差近50%. 这说明, 在这种情况下, 粘结层的厚度对于压电层产生的控制效果影响是很大的. 从图中还可以看出,当压电层的厚度小于基体的厚度时, 粘结层的影响较小, 而在实际中一般压电层的厚度都小于基体的厚度.
2. 3. 2 压电层作感知片由于压电层在作感知片时主要是感知剪应变, 而不是控制变
形, 并且此时层合板的变形主要是外加荷载引起的, 因此取压电层与粘结层之间的剪应力作为优化指标.
从中可以看出, 在感知情况下, 粘结层的厚度对剪应力的影响很大. 只有当压电层的厚度小于基体的厚度时, 粘结层的影响才较小.
三.压电结构电气转换装置结构
图1为双晶片悬臂梁结构,上片压电片极化方向与外电场E相反,下片极化方向与E相同,从而导致上片伸长,下片收缩,造成整个悬臂梁向下弯曲。
图2为压电复合圆盘结构,也是利用压电陶瓷的横向效应,与悬臂梁结构驱动原理相同。
图3为压电复合圆盘在中间铜电极四周固支的情况下,加入E,整个复合圆盘向下弯曲变形示意图。
(以双晶片悬臂梁和复合圆盘两种执行器为动力源)
压电结构电/气转换装置工作原理
图4为以压电复合圆盘结构为例研制的电/气转换装置结构图。
压电双晶片在外电压作用下向下弯曲,作用在压电阀进气通孔上,此时两个排气通孔连通;当压电双晶片在反向电压作用下向上弯曲,把上面排气通孔压住,使进气通孔与下面排气通孔连通。
由上可知,压电阀只有通和断两种状态,压电转换元件采用两个压电微型阀,需加大阀门开度,则打开进气阀,否则打开出气阀;状态稳定时,两阀均处于切断状态,将执行器锁定在设定位置,这和传统
定位器相比,气源损耗可忽略。
同样原理,图5为基于悬臂梁结构的电/气转换装置示意图,动作原理同上。
参考文献:
【一】JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS&ASTRONAUTICS Vol.31 No.4 1999
【二】JOURNAL OF XI AN J IAOTONG UN IVERSITY Vo1. 32No.9
Sep. 1998
【三】PIEZOELECTECTRICS&ACOUSTOOPTICS V01.30 No.3 Jun.2008。