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Cymbal型压电堆叠阵列的振动分析
被引量:
3
1
作者
文晟
张铁民
+2 位作者
梁莉
黄沛盛
谢智阳
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2011年第3期295-299,393-394,共5页
基于Kirchhoff薄板理论,推导了Cymbal型压电堆叠阵列在周期性均布载荷作用下的等效刚度,利用试验测定了堆叠阵列的阻尼因子,通过模态分析推导了系统的振型频率方程并获得在外部简谐激励下振动位移的一般解。由频率方程计算得到的各阶振...
基于Kirchhoff薄板理论,推导了Cymbal型压电堆叠阵列在周期性均布载荷作用下的等效刚度,利用试验测定了堆叠阵列的阻尼因子,通过模态分析推导了系统的振型频率方程并获得在外部简谐激励下振动位移的一般解。由频率方程计算得到的各阶振型频率与采用有限元方法计算及试验测试的结果基本一致。
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关键词
cymbal
换能器
压电陶瓷
堆叠阵列
振动分析
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职称材料
钹型阵列式压电俘能器的参数优化设计与实验
被引量:
3
2
作者
文晟
张铁民
+1 位作者
张建桃
曹飞
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第11期1431-1436,共6页
基于参数优化理论,对钹型阵列式压电俘能器进行结构参数的优化设计。首先确定钹型堆叠阵列的结构形式并建立其参数化有限元模型,选择结构参数作为设计变量,并以压电陶瓷电极面上产生的电压作为目标函数。然后采用ANSYS优化设计模块中的...
基于参数优化理论,对钹型阵列式压电俘能器进行结构参数的优化设计。首先确定钹型堆叠阵列的结构形式并建立其参数化有限元模型,选择结构参数作为设计变量,并以压电陶瓷电极面上产生的电压作为目标函数。然后采用ANSYS优化设计模块中的子问题近似法,利用ANSYS的参数化语言APDL编程以实现对模型的结构优化。最后根据优化结果制作了钹型阵列式压电俘能器。实验结果表明:在外部激励不变的情况下,优化后压电俘能器产生的电压幅值提高了87%。
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关键词
钹型阵列
压电俘能器
有限元法
参数优化
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职称材料
宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析
被引量:
3
3
作者
张铁民
李晟华
+3 位作者
梁莉
廖贻泳
曹飞
文晟
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2017年第4期692-697,共6页
为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰...
为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。
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关键词
压电电机
微驱动
柔性铰链
钹型压电叠堆
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职称材料
基于d15变形压电致动器动静耦合激励分析
4
作者
张铁民
梅园
+1 位作者
王英智
杨汶泊
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2020年第4期775-780,828,共7页
为研制一种大行程、高精度的压电致动器,以夹心式换能为机理,提出一种基于d15动静耦合激励的新型压电致动器。对比优化设计的Cymbal压电叠堆与普通压电叠堆,分析了3种致动模式:d31模式、d33模式和d15模式。利用有限元仿真方法和相关测...
为研制一种大行程、高精度的压电致动器,以夹心式换能为机理,提出一种基于d15动静耦合激励的新型压电致动器。对比优化设计的Cymbal压电叠堆与普通压电叠堆,分析了3种致动模式:d31模式、d33模式和d15模式。利用有限元仿真方法和相关测量试验分析了机构的位移输出量,得到在有限元仿真软件平台中,Cymbal压电叠堆能有效地将d15径向变形转化为轴向变形,其d15模式形变量是d31模式形变量的6.35倍,是d33模式形变量的1.66倍;压电致动器在d15动静耦合激励下的最大位移输出量(8.78×10^-4 m)是d15静态直流激励(6.45×10^-5 m)的13.61倍,是d15谐振交流激励(7.80×10^-4 m)的1.13倍。测量试验发现,压电致动器产生的最大输出位移随着电压的增大呈近似线性增加,当电压为100V时,压电致动器产生的最大输出位移为8.11×10^-4 m,证明了d15致动模式下动静耦合激励的可行性。
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关键词
致动机构
动静耦合激励
压电
cymbal
压电叠堆
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职称材料
基于钹式压电阵列的引信发电装置
被引量:
1
5
作者
陈永超
高敏
+1 位作者
俞卫博
张恺
《探测与控制学报》
CSCD
北大核心
2016年第4期62-66,共5页
针对现有引信压电电源发电时间短的问题,设计制作了以弹簧-质量块和压电换能器为主要部件的引信发电装置。该装置能将弹药发射瞬间的冲击能量收集并转换为持续的电能输出。测试结果表明,冲击加载、换能器结构、换能器层数、质量块等对...
针对现有引信压电电源发电时间短的问题,设计制作了以弹簧-质量块和压电换能器为主要部件的引信发电装置。该装置能将弹药发射瞬间的冲击能量收集并转换为持续的电能输出。测试结果表明,冲击加载、换能器结构、换能器层数、质量块等对其发电性能有不同的影响规律,且钹式叠堆结构发电性能优于薄片压电叠堆,所提出改进后的发电装置发电时间能达到2.499s,有效延长了引信压电发电装置的供电时间。
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关键词
引信电源
压电发电
压电叠堆
钹式换能器
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职称材料
题名
Cymbal型压电堆叠阵列的振动分析
被引量:
3
1
作者
文晟
张铁民
梁莉
黄沛盛
谢智阳
机构
华南农业大学工程学院
出处
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2011年第3期295-299,393-394,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(编号:50677023)
文摘
基于Kirchhoff薄板理论,推导了Cymbal型压电堆叠阵列在周期性均布载荷作用下的等效刚度,利用试验测定了堆叠阵列的阻尼因子,通过模态分析推导了系统的振型频率方程并获得在外部简谐激励下振动位移的一般解。由频率方程计算得到的各阶振型频率与采用有限元方法计算及试验测试的结果基本一致。
关键词
cymbal
换能器
压电陶瓷
堆叠阵列
振动分析
Keywords
cymbal
transducer piezoelectric ceramics
stack
array vibration analysis
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
钹型阵列式压电俘能器的参数优化设计与实验
被引量:
3
2
作者
文晟
张铁民
张建桃
曹飞
机构
华南农业大学
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第11期1431-1436,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(50677023)
文摘
基于参数优化理论,对钹型阵列式压电俘能器进行结构参数的优化设计。首先确定钹型堆叠阵列的结构形式并建立其参数化有限元模型,选择结构参数作为设计变量,并以压电陶瓷电极面上产生的电压作为目标函数。然后采用ANSYS优化设计模块中的子问题近似法,利用ANSYS的参数化语言APDL编程以实现对模型的结构优化。最后根据优化结果制作了钹型阵列式压电俘能器。实验结果表明:在外部激励不变的情况下,优化后压电俘能器产生的电压幅值提高了87%。
关键词
钹型阵列
压电俘能器
有限元法
参数优化
Keywords
cymbal stack
piezoelectric harvester
{inite element method(FEM)
parametric opti-mum
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析
被引量:
3
3
作者
张铁民
李晟华
梁莉
廖贻泳
曹飞
文晟
机构
华南农业大学工程学院
国家生猪种业工程技术研究中心
出处
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2017年第4期692-697,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(51177053)
广东省教育厅科技创新重点资助项目(2012CXZD0016)
+2 种基金
高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20124404110003)
广州市科技计划资助项目(201510010227)
广东省科技计划资助项目(2014A020208090)
文摘
为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。
关键词
压电电机
微驱动
柔性铰链
钹型压电叠堆
Keywords
piezoelectric motor
micro drive
flexible hinge
cymbal
piezoelectric
stack
s
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
TH113.1 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基于d15变形压电致动器动静耦合激励分析
4
作者
张铁民
梅园
王英智
杨汶泊
机构
华南农业大学工程学院
出处
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2020年第4期775-780,828,共7页
基金
广东省自然科学基金资助项目(2018B030311028)。
文摘
为研制一种大行程、高精度的压电致动器,以夹心式换能为机理,提出一种基于d15动静耦合激励的新型压电致动器。对比优化设计的Cymbal压电叠堆与普通压电叠堆,分析了3种致动模式:d31模式、d33模式和d15模式。利用有限元仿真方法和相关测量试验分析了机构的位移输出量,得到在有限元仿真软件平台中,Cymbal压电叠堆能有效地将d15径向变形转化为轴向变形,其d15模式形变量是d31模式形变量的6.35倍,是d33模式形变量的1.66倍;压电致动器在d15动静耦合激励下的最大位移输出量(8.78×10^-4 m)是d15静态直流激励(6.45×10^-5 m)的13.61倍,是d15谐振交流激励(7.80×10^-4 m)的1.13倍。测量试验发现,压电致动器产生的最大输出位移随着电压的增大呈近似线性增加,当电压为100V时,压电致动器产生的最大输出位移为8.11×10^-4 m,证明了d15致动模式下动静耦合激励的可行性。
关键词
致动机构
动静耦合激励
压电
cymbal
压电叠堆
Keywords
actuating mechanism
dynamic-static coupled excitation
piezoelectric actuator
cymbal
piezoelectric
stack
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
TH113.1 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基于钹式压电阵列的引信发电装置
被引量:
1
5
作者
陈永超
高敏
俞卫博
张恺
机构
解放军军械工程学院弹药工程系
中国人民解放军
出处
《探测与控制学报》
CSCD
北大核心
2016年第4期62-66,共5页
文摘
针对现有引信压电电源发电时间短的问题,设计制作了以弹簧-质量块和压电换能器为主要部件的引信发电装置。该装置能将弹药发射瞬间的冲击能量收集并转换为持续的电能输出。测试结果表明,冲击加载、换能器结构、换能器层数、质量块等对其发电性能有不同的影响规律,且钹式叠堆结构发电性能优于薄片压电叠堆,所提出改进后的发电装置发电时间能达到2.499s,有效延长了引信压电发电装置的供电时间。
关键词
引信电源
压电发电
压电叠堆
钹式换能器
Keywords
fuze power
piezoelectric energy generation
piezoelectric
stack
cymbal
transducer
分类号
TJ434 [兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
Cymbal型压电堆叠阵列的振动分析
文晟
张铁民
梁莉
黄沛盛
谢智阳
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2011
3
下载PDF
职称材料
2
钹型阵列式压电俘能器的参数优化设计与实验
文晟
张铁民
张建桃
曹飞
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
3
下载PDF
职称材料
3
宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析
张铁民
李晟华
梁莉
廖贻泳
曹飞
文晟
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2017
3
下载PDF
职称材料
4
基于d15变形压电致动器动静耦合激励分析
张铁民
梅园
王英智
杨汶泊
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2020
0
下载PDF
职称材料
5
基于钹式压电阵列的引信发电装置
陈永超
高敏
俞卫博
张恺
《探测与控制学报》
CSCD
北大核心
2016
1
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职称材料
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引证文献
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