带分数阶磁效应的压电梁在有/无热效应时的稳定性

该文考虑了具有分数阶磁效应的一维压电梁系统的适定性及稳定性.首先,通过引入新函数将原系统转换为不含分数阶边界项的等价系统,并利用Lumer-Philips定理证明了该系统的适定性.然后,基于谱分析证得无热效应的压电梁系统的非指数稳定性,并借助Borichev-Tomilov定理[33]进一步推得系统是多项式稳定的.此外,该文又讨论了有热效应的压电梁系统的适定性,并借助扰动泛函方法证明了压电梁系统在带有热效应时的指数稳定性.

基于COMSOL的L型压电梁频率响应特性分析

L型压电梁可应用于轨道车辆智能检测传感,为其自发电技术提供技术支撑。针对L型压电梁的频率响应特性进行研究,基于COMSOL有限元软件,建立L型压电梁的有限元模型,并进行了单结构参数与其模态频率的相关性分析。结果表明,梁1厚度对L型压电梁的频率响应特性影响最大,最大相关性系数为0.999382,为后续的优化设计打下理论基础。

参数激励非线性压电梁的振动稳定性

研究了参数激励压电梁的振动稳定性,考虑非线性阻尼的影响,采用H am ilton变分原理推导结构运动方程,采用多尺度法求解稳态响应幅值。通过数值算例分析了电压、轴向力以及非线性阻尼等因素对定常解稳定性的影响。通过分析可见,外加电压与压电层上下表面电势差的差值ΔV主要影响自变量σ/ω的取值区间,对定常解的稳定性影响较小;梁所承受的轴力越小,定常解稳定区间越大;非线性阻尼的常数项和二次项系数越大,定常解稳定区间越大。

压电梁的多项式解(Ⅰ)——若干精确解

从正交各向异性压电介质平面问题,对于材料3个特征根互不相等情况下,以3个拟调和函数表达位移、电势、应力和电位移的通解出发,利用调和多项式的显式表达式,结合试凑法,给出了平面压电梁的一系列精确解,包括刚体平动、刚体转动、均匀电势、均匀拉伸、均匀电位移、纯剪切、纯弯曲和两端自由压电梁上下表面作用常电势情况下的精确解.

压电梁弯曲振动方程及等效体力的计算

目的 为研究石英音叉型角速率传感器提供设计参数方法 根据压电理论和弹性力学理论,讨论石英晶体振梁不同方向(光轴z和电轴x)振动的弹性柔顺常数存在的差别,导出压电梁弯曲振动的微分方程,并利用有限差分方法对几种典型的电极图形进行数值计算结果与结论 提出等效体力概念,给出了压电梁等效体力计算的一般公式,优选了振梁型传感器的电极图形。

压电梁的多项式解(Ⅱ)——典型问题解析解

从正交各向异性压电介质平面问题,对于材料3个特征根互不相等情况下,以3个拟调和位移函数表达位移、电势、应力和电位移的通解出发,利用调和多项式的显式表达式,结合试凑法,给出了平面压电梁的若干典型问题的解析解,包括悬臂压电梁自由端作用横向集中力和点电荷,悬臂压电梁表面作用线性电势和均布载荷,以及两端简支压电梁作用均布载荷等的解析解.

时滞反馈作用下压电梁的参数共振分析

基于Hamilton原理建立了受控压电梁的参数振动方程,研究了轴向激励压电梁时滞速度反馈控制的主参数共振.采用非线性振动的多尺度法研究了压电梁的亚谐波主参数共振,并对其稳定域进行分析.通过算例分析得到了不同时滞,控制增益,轴力影响下压电梁参数共振的稳定域和时程曲线.结果表明:时滞值增大,系统承受轴向力减小,相对于控制增益则反之.同时,随着轴向力增大,在一定范围内主动阻尼增加,时滞反馈能有效降低响应幅值.随着时滞值增大,减振效果变差.

简支梯度压电梁的解析解

同时考虑材料弹性参数、压电参数和密度的梯度特性 ,采用逆解法求解了均布荷载作用下简支梁的力—电耦合平面应变问题 .首先给出了应力函数和电位移函数的多项式表达式 ,进而求得了简支梯度压电梁的解析解 ,并对其进行了讨论 .

压电梁机电耦合作用的状态方程法

按平面应力问题 ,直接从压电物理方程出发 ,导出了压电梁的状态方程。在此基础上 ,给出了两端简支压电梁机电耦合作用在均布载荷下的精确状态方程解。算例表明 :本文结果与文献 [1]吻合相当好 ,并且很容易推广到压电层合梁的静力。

固支简支压电梁振动及发电特性仿真与试验

为研究固支简支压电梁在简谐位移激励下的发电特性,根据连续系统振动理论建立压电梁的阻尼受迫振动微分方程,按第1类压电方程建立压电梁的机电能量转换数学模型。应用数值分析方法分析压电梁材料、尺寸参数和激励等因素对压电梁发电量的影响和变化规律。对压电梁的输出电压进行了试验研究,试验结果和仿真结果的误差小于8%。研究结果表明,压电梁的电能随梁长度的增加而减小,随梁宽度、压电片和基板厚度的增加而增大,压电片厚度的影响大于基板厚度的影响;压电梁的电能随位移激励幅值的增加以二次曲线形式增加;压电梁输出电压在1阶固有频率附近最大。

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。

压电梁弯曲振动电极的位置效率和等效电路(英文)

目的 为石英陀螺的设计提供技术参数． 方法 把弹性梁理论拓宽到压电梁，从电场等效体力出发，用能量观点给出了电极的位置效率的概念及其数学表达式． 最后利用压电振子等效电路原理，将压电梁机械和电子系统作了对比，推出压电梁等效电路ＲｎＣｎＬｎ 回路参数计算的一般公式． 结果与结论 优化了石英陀螺的电极位置，且导出的压电梁等效电路参数为振梁型传感器电子电路设计提供了理论依据．

电-热-力载下BNNTs增强压电梁的屈曲分析

运用线性应变几何关系及考虑温度效应的压电理论,建立了BNNTs增强压电梁的本构关系,通过变分推导出了结构的屈曲控制方程。算例中详细讨论了电压、温度、边界条件及体积比对BNNTs增强压电梁屈曲载荷的影响。研究结果表明,在BNNTs两端施加负或正电压可使压电梁的屈曲载荷增加或减小;BNNTs增强压电梁的屈曲载荷随着温度的降低以及硼氮纳米管所占体积比的增加而增大。

三点弯曲压电梁跨中裂纹尖端附近的损伤场

根据Yang等提出的压电损伤理论 ,采用有限元方法分析了三点弯曲压电梁跨中裂纹尖端附近的损伤场 ,研究了裂纹深度、外加力电载荷等因素对损伤场分布的影响规律 .研究结果表明 ,裂纹深度。

几何精确的二维动态压电梁有限元格式

在几何精确梁理论的基础上,通过引入压电材料的力-电耦合效应,建立了一种几何精确的动态二维压电层合梁有限元格式。通过对这种几何精确有限元格式的分析和实现,得到了一个分析在空间做大尺度运动的压电柔性梁结构的方法。最后通过几个数值算例验证了这种格式的正确性,并且给出了这种方法在分析压电结构时的可能用途。

两端固支式双晶片压电梁建模及发电特性分析

压电梁能将机械振动转换为电能,有效解决了轨道车辆走行部件安全监测传感器的供电问题。为获取其发电特性,根据小弯曲变形理论建立压电梁的弯矩方程,按照一维压电片应力和电位移方程建立压电梁机电转换数学模型。采用Nelder⁃Mead单纯形算法实现结构参数优化并分析了压电梁材料、结构参数和振动频率对发电效能的影响规律,通过仿真及实验验证了理论模型的正确性。结果表明:双晶片梁的发电效能随弹性模量比增加而减小;低弹性模量的金属基底构成的压电梁,输出能量较高且共振频率低;压电梁存在最佳厚度比使其发电效能最大,铍铜的最佳厚度比为0.213,锰白铜为0.261。实测值与理论值相比,输出有效电压最大偏差为0.13 V,相对偏差小于2.8%;输出功率最大偏差为0.024 mW,相对偏差小于2.9%。

轨道车辆轴箱传感用压电梁振动发电特性分析

为解决轨道车辆低频振动时压电俘能器能量适配及发电最大化问题,达到车载微型传感器自驱动化目的,基于小弯曲变形理论构建压电梁机电耦合模型,并搭建实验平台验证模型的正确性。基于该压电梁机电耦合模型,利用仿真方法获取压电梁输出功率与几何参数、材料特性、附加质量和振动频率之间关系。结合上海地铁5号线车辆测量数据分析得到轨道车辆低频振动特征和适应于轨道车辆轴箱传感用压电梁参数,实现振动频率与压电梁固有频率相适应,达到输出功率最大化目的。结果表明,对于相同压电陶瓷,铍铜金属材料组成的压电梁比锰白铜金属材料发电性能好;厚度比在0.3附近时压电梁的转换效率较高。

微压电梁振动一体化测试方法

微压电梁因其反应灵敏、易加工等特性被广泛应用于各类传感器件中。针对微压电梁振动幅值、品质因数和谐振频率测试方法存在漂移误差、测试参数单一以及测试效率较低等普遍性问题,提出了微压电梁谐振参数一体化测试方法,设计并搭建了以高精度控制电路为核心的一体化测试系统。针对测试过程中由于测试系统稳定性差或微压电梁振动漂移导致的误差问题,提出了基于数字信号处理器(DSP)模块的数字比例—积分(PI)控制方案,大大提高了测试系统稳定性。实验结果表明:通过对微压电梁振动漂移抑制,谐振频率最大误差减小50.3%,振幅偏差减小40%。

均布载荷作用下的两端简支压电梁的解析解

按平面应力问题推导出两端简支压电梁在均布载荷作用下的位移、电势、应力分布的解析表达式 ,并与压电有限元的计算结果进行了比较 ,为探索压电层的分布感测机理以及验证有限元等数值方法提供了参考依据·

纳米压电梁谐振式加速度计

在现有的谐振式加速度计中,因具有较小的谐振频率和较低的灵敏度而无法应用于高精度制导和空中姿态微调等方面。为此,设计出了一种基于纳米压电梁的谐振式加速度计,采用上下双端音叉谐振器(谐振梁采用直径为500 nm的氧化锌)与中心质量块、左右支撑梁对称分布,实现了低交叉耦合和高灵敏度输出。分析并建立该加速度计结构的数学模型,在ANSYS WORKBENCH仿真平台下对其进行分析,上下谐振器的谐振频率分别为2.98793和2.98729 MHz,在该谐振频率下,X方向的位移要比另外Y、Z两个方向高两个数量级以上;在2000g加速度载荷作用下,该加速度计最大应力为241.46 MPa;在±10g的设计量程内,该结构的灵敏度为1.13311 kHz/g。基于SOI技术,设计纳米压电梁谐振式加速度计的工艺流程以验证其正确性。