高线加速度下电动振动台机电耦合特性的研究

利用机电分析动力学方法 ,对高线加速度下热与振动复合环境试验的子系统——离心机 -振动台进行建模和仿真分析。仿真结果表明 ,在离心力场下 ,电动振动台动圈平衡位置及系统固有频率发生变化 ,直接影响振动台正常工作 ;机电耦合非线性项的存在 ,使振动台输出波形发生失真。

钟形振子式角速率陀螺机电耦合特性分析

钟形振子作为钟形振子式角速率陀螺的核心敏感元件,其机电耦合特性将直接影响钟形振子式角速率陀螺的整体性能。针对钟形振子式角速率陀螺在设计制作过程中未涉及的机电耦合特性展开分析,提出利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子机电耦合模型的方法,解决了钟形振子驱动与检测间的多场建模问题,实现了钟形振子的机电耦合关系的线性表征。首先通过分析压电驱动与检测原理,通过坐标变换给出压电电极在钟形振子作用的压电势能表述;利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子的机电耦合模型,分析压电电极与钟形振子特性间的关系,确定钟形振子的压电电极参数。最后通过试验手段,验证分析结果的正确性和可用性。

同步振动系统机电耦合特性及系统稳定性分析

多锤联动过程中经常运用控制同步方式,并建立同步振动系统,本文对此进行了介绍,通过仿真分析提出并建立锤 - 桩 - 土运行系统,并构建相应的机电耦合模型,分析系统运行的稳定性,分析机电耦合的规律性,为同步振动系统运行提供了一定的参考意义。

TbDyFe超磁致伸缩材料机电耦合特性实验研究

主要讨论TbDyFe超磁致伸缩材料电磁与机械耦合特性实验的若干问题，建立了电磁与机械耦合系统的物理模型并应用阻抗分析方法得到了相应的等效电路．设计制作了实验装置，测定了在电磁场与应力场共同作用下TbxDy1-xFe2-s三元稀土合金超磁致伸缩棒的机电耦合系数与电磁与机械耦合系统振动频率等．所得结果为进一步研制稀土超磁致伸缩换能器提供了重要的实验依据．

基于机电耦合特性的数控机床切削颤振控制系统

数控机床切削过程中受到颤振作用容易出现偏差,为了提高数控机床切削的稳定性,提出基于机电耦合特性的数控机床切削颤振控制方法。构建数控机床切削的激光跟踪同步测量模型,采用非接触的应力特征分析方法进行数控机床切削的轮廓误差三维高精度校准,根据机床平面轮廓误差进行反馈控制,采用机电耦合特性调节的方法进行数控机床切削过程中的随动接触测量,采用多次重复性测量的方法进行数控机床切削颤振抑制,采用机电耦合跟踪校正的方法,实现数控机床切削颤振控制。仿真结果表明,采用该方法进行数控机床切削颤振控制的稳定性较好,测量精度较高,提高了数控机床切削颤振控制能力。

等强度梁式压-磁耦合振动俘能器的性能分析

为进一步提高压电振动俘能器在低频振动环境下的俘能效率,提出了一种等强度梁式压-磁耦合振动俘能器结构。在传统压-磁耦合结构的基础上引入了梯形等强度梁,通过仿真和实验与矩形梁、复合梁进行了对比,并对单一压电式、单一磁电式和压-磁耦合式俘能器进行了机电耦合特性分析。结果表明:当外界激励振强度为0.5g,最优负载为50 kΩ时,压-磁耦合振动俘能器的最大输出功率可达5.6 mW,其最大输出功率大于单一压电式和单一磁电式俘能器。与矩形梁式俘能器相比,提出的梯形梁式压-磁耦合振动俘能器俘能效率和压电片的利用率均有所提高。

盆架状压电宏微平面作动器半解析性理论建模

为丰富宏微平面运动装置形式,该文提出了盆架状压电作动器。设定盆架状结构的一阶面内对称弯振模态和二阶反对称纵振模态为工作模态,利用粘附于盆架状作动器表面的压电陶瓷激发工作模态振动,迫使驱动足同时沿xOz、yOz面做椭圆轨迹行进以推动移动体。根据传递阵力学原理,构造作动器各单元的振动传递方程,在确定各单元间连接与传递条件及作动器压电边界条件基础上,建立了作动器的半解析性机电耦合传递矩阵模型,编制了模型的解算程序。建立作动器的多目标优化数学模型,求得其优化结构尺寸。为印证半解析理论模型,还构建了作动器的机电耦合有限元数值模型。传递阵模型与数值模型解得的作动器工作模态频率差分别为177 Hz和191 Hz,求取驱动足在x、y、z向的振幅分别为2.95μm、3.27μm、1.37μm及3.12μm、3.61μm、1.82μm,表明了半解析模型的有效性。结果表明,该文提出的结构设计与驱动原理相结合的作动器分析方式,为优化压电作动器性能开启了新思路。

仿生主动构件压电变换器研究

压电变换器是仿生主动构件中的一个重要组成部分 ,是一个机电耦合的交互系统。提出了如何从多角度出发建立压电型智能结构的理论模型 ,并讨论了压电耦合机电系统各参数对压电变换器的能量转换效率的影响。压电型智能结构机电耦合模型的建立有助于解释仿生主动构件的物理实质 ,设计出性能更好、效率更高的智能结构。