本文選題：熱-機(jī)-電耦合 + 壓電結(jié)構(gòu)��； 參考：《蘇州大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：本文采用8節(jié)點(diǎn)實(shí)體殼單元、電勢沿厚度二次分布的壓電單元以及等參熱單元構(gòu)造了熱-機(jī)-電耦合單元。基于Hellinger-Reissner廣義變分原理建立了熱-機(jī)-電耦合的線性壓電板殼動(dòng)力學(xué)有限元模型。為克服梯形自鎖、厚度自鎖以及剪切自鎖，進(jìn)一步采用應(yīng)力雜交元和ANS（Assumed Natural Strain）法。根據(jù)本文建立的有限元方程分別對壓電片整體鋪設(shè)和分片鋪設(shè)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)問題進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，，確定外界載荷、電場、溫度場對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的影響規(guī)律，主要是結(jié)構(gòu)形變、模態(tài)、主動(dòng)控制等力學(xué)性能。數(shù)值結(jié)果顯示本文模型具有相當(dāng)高的收斂性和精確性。通過對熱流和電載荷聯(lián)合作用對整片和分片鋪設(shè)壓電片結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性的影響情況分析，得到在現(xiàn)有假設(shè)的前提下，熱流作用僅影響機(jī)械場的載荷向量，電場影響機(jī)械場的剛度矩陣和載荷向量。 在線性有限元模型的基礎(chǔ)上，采用常增益負(fù)速度反饋控制方法對壓電結(jié)構(gòu)和熱-機(jī)-電耦合結(jié)構(gòu)導(dǎo)出了動(dòng)力控制的有限元模型并進(jìn)行了有效主動(dòng)振動(dòng)控制的數(shù)值計(jì)算。進(jìn)一步采用了新的控制模式消除了溫度場效應(yīng)所引起的平衡位置的偏移。 最后考慮幾何非線性的耦合結(jié)構(gòu)。采用增量分析法，建立有效的非線性熱-機(jī)-電耦合結(jié)構(gòu)的有限元模型。數(shù)值分析了非線性對結(jié)構(gòu)的靜態(tài)形變的影響，結(jié)果顯示本文給出的非線性模型的有效性和精確性。
[Abstract]:In this paper, a thermal-mechanical-electric coupling element is constructed by using an 8-node solid shell element, a piezoelectric element with a quadratic distribution of potential along the thickness, and an isoparametric heat element. Based on the Hellinger-Reissner generalized variational principle, a thermo-mechanical coupled finite element model of piezoelectric plate and shell dynamics is established. In order to overcome trapezoidal self-locking, thickness self-locking and shear self-locking, the stress hybrid element and ANS(Assumed Natural training method were further used. According to the finite element equations established in this paper, the static and dynamic problems of piezoelectric monolithic and piecewise laying structures are numerically calculated, and the influence of external load, electric field and temperature field on the mechanical properties of the structure is determined. Structural deformation, modal, active control and other mechanical properties. Numerical results show that the proposed model has high convergence and accuracy. Based on the analysis of the influence of heat flux and electric load on the static and dynamic characteristics of the whole and segmented piezoelectric structure, it is obtained that the heat flux only affects the load vector of the mechanical field under the existing assumptions. The electric field affects the stiffness matrix and load vector of the mechanical field. Based on the linear finite element model, the finite element model of the dynamic control is derived by using the constant gain negative velocity feedback control method for piezoelectric structures and thermal-mechanical-electrically coupled structures, and the numerical calculation of the effective active vibration control is carried out. Furthermore, the new control mode is used to eliminate the equilibrium offset caused by the effect of temperature field. Finally, the coupled structure with geometric nonlinearity is considered. An effective finite element model for nonlinear thermo-mechanical coupled structures is established by incremental analysis. The effect of nonlinearity on the static deformation of the structure is numerically analyzed. The results show the validity and accuracy of the nonlinear model given in this paper.
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB535

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本文編號：1899361