本文關鍵詞：空間網殼結構作動桿元動力穩(wěn)定性的理論與試驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西安建筑科技大學》 2011年

空間網殼結構作動桿元動力穩(wěn)定性的理論與試驗研究

劉玲  

【摘要】：大跨空間網殼結構因其具有造型美觀、布置靈活,能夠滿足大空間的要求,現已被大量應用于社會生活和工業(yè)生產中去。網殼的桿件長細比一般比較大,在動力荷載作用下很容易產生振動,屬于缺陷敏感性結構,并且引起動力失穩(wěn)事故發(fā)生。因此,研究大跨空間網殼結構的動力穩(wěn)定性問題具有重要的理論意義和使用價值。 目前,改善桿系鋼結構的動力穩(wěn)定性能方式主要是增大桿件的截面面積,以控制桿件的長細比,但是這樣做不僅不經濟,而且結構一經設計則無法改變其動力特性,屬于一種被動設計。為此,本文運用壓電智能材料,設計制作了一種可以將拉力轉化為壓力的壓電主動桿件,通過桿件本身受力的主動控制來調節(jié)結構的動力穩(wěn)定性能。 本文首先通過對基于壓電材料性能而制作成的壓電堆進行理論分析及軟件模擬,找出影響壓電堆性能的影響參數,然后通過調節(jié)此參數,將壓電堆的力學性能發(fā)揮到最好。接著,本文又將此壓電堆應用于壓電主元桿件中,形成了一種集傳感器與驅動器為一體的新型桿件。通過實驗,驗證了壓電主元桿件電壓——力之間的關系基本上與理論相符,為線性關系。能夠滿足工程上對于網殼結構動力穩(wěn)定性能控制的需求。 其次,以本文提出的壓電主元桿件為計算模型,研究了壓電主元桿件在簡諧荷載作用下時,分別考慮機電耦合和不考慮機電耦合時壓電主元桿件的動力穩(wěn)定性問題。并且在簡諧荷載作用下時考慮了阻尼、縱向共振及壓電驅動力對于動力失穩(wěn)區(qū)域的影響。從而得出壓電主元桿件對于結構穩(wěn)定控制起到的改善作用。 最后,本文從理想桿件在沖擊荷載作用下的屈曲理論出發(fā),分別討論了在沖擊荷載作用下,壓電主元桿件在考慮機電耦合和不考慮機電耦合時的屈曲問題,給出了壓電桿的屈曲控制方程。 近年來,隨著科技進步,材料、結構、信息、計算機科學等各方面技術的迅速發(fā)展,將智能材料運用于結構中的研究也逐步取得了突破性進展。而作為智能材料中性能比較優(yōu)異的壓電材料,將其引入到大跨空間結構中去控制結構的穩(wěn)定性也取得了一定的進步,并且它的實際意義也愈來愈清晰。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TU399
【目錄】：

摘要3-5

Abstract5-9

1 緒論9-17

1.1 問題的提出與研究意義9-10

1.2 國內外研究現狀10-15

1.2.1 桿系鋼結構穩(wěn)定性能概述10-11

1.2.2 智能結構概述11-12

1.2.3 壓電材料在智能結構中應用12-15

1.3 本文主要工作15-17

2 主元桿件的設計17-39

2.1 引言17

2.2 壓電材料基本性能介紹17-19

2.2.1 壓電效應17-18

2.2.2 壓電材料的主要特性參數18-19

2.2.2 壓電材料的本構關系19

2.3 壓電堆的設計及其數值分析19-26

2.3.1 壓電片19-20

2.3.2 壓電堆20-21

2.3.3 關于壓電堆動力特性的數值分析21-26

2.4 壓電主元桿件的設計26-28

2.5 壓電主元桿件的試驗研究28-38

2.5.1 壓電堆的動力性能測試28-29

2.5.2 主元桿件驅動器驅動電壓與輸出力之間的關系測試29-35

2.5.3 主元桿件頻響測試（自由狀態(tài)）35-38

2.6 本章小結38-39

3 周期荷載作用下壓電主元桿件動力穩(wěn)定性能分析39-61

3.1 動力穩(wěn)定性問題的提出39-41

3.1.1 引言39-40

3.1.2 桿系結構動力穩(wěn)定性研究概況40-41

3.2 周期荷載作用下主元桿件的動力穩(wěn)定性分析41-52

3.2.1 不考慮機電耦合作用時動力穩(wěn)定性分析42-49

3.2.2 考慮機電耦合作用時動力穩(wěn)定性分析49-52

3.3 算例分析52-60

3.4 本章小結60-61

4 沖擊荷載作用下壓電主元桿件的動力穩(wěn)定性分析61-75

4.1 引言61-62

4.2 沖擊荷載作用下結構屈曲準則討論62-66

4.3 壓電主元桿件沖擊荷載下的動力穩(wěn)定性66-74

4.3.1 理想軸線受壓桿件在沖擊荷載作用下的動力穩(wěn)定性66-68

4.3.2 壓電主元桿件在沖擊荷載作用下的動力穩(wěn)定性68-73

4.3.3 算例分析73-74

4.4 本章小結74-75

5 結論與展望75-78

致謝78-79

參考文獻79-83

附錄 碩士研究生學習階段發(fā)表論文83

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本文編號：134217