【摘要】：非線性梁在工程中的應(yīng)用越來越常見,它廣泛存在于航空領(lǐng)域中,比如具有大展弦比的機翼等。對于這種非線性梁結(jié)構(gòu),不實施有效控制,引發(fā)的振動會對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及工作精度帶來巨大的影響。如能實現(xiàn)把環(huán)境中結(jié)構(gòu)的振動能轉(zhuǎn)化為電能作為補充電源,則可實現(xiàn)振動控制與能量采集雙功能的目標,因此,研究對非線性梁的振動控制與能量采集具有很大的意義。本文分別建立了壓電材料能量采集-非線性能量阱(NES)、超磁致伸縮材料(GMM)能量采集-非線性能量阱不同類型振動能量采集-非線性能量阱與非線性梁耦合的動力學(xué)模型,分別研究這兩種類型對非線性梁的振動控制與能量采集效果。首先,通過哈密頓法、伽遼金法以及四階龍格庫塔法,驗證了非線性能量阱附加在非線性梁上的振動抑制效果比傳統(tǒng)吸振器好。其次,分別對壓電-非線性能量阱裝置、超磁致材料-非線性能量阱裝置對非線性梁的振動控制與能量采集做了研究分析,其中以非線性能量阱阻尼耗散的能量和壓電材料或超磁致材料采集的能量為主要研究目標。結(jié)果表明,隨著非線性能量阱的剛度或阻尼減小,采集的能量會變大。當非線性能量阱質(zhì)塊質(zhì)量較大,裝置的加載位置距離非線性懸臂梁的自由端較近以及外激勵頻率接近梁的一階固有頻率時,耗散和采集的能量均會更大。通過ETM,分析了梁與裝置之間能量往復(fù)循環(huán)的流動,期間有能量不斷被采集變?yōu)殡娔芑蜃枘岷纳⒆優(yōu)闊崮?進一步揭示了裝置對梁振動控制的本質(zhì)。最后,通過對比有無這兩種裝置梁的振幅,證實了這兩種裝置均能實現(xiàn)對梁的振動控制。通過本文的研究,表明壓電-非線性能量阱裝置與超磁致材料-非線性能量阱裝置均能實現(xiàn)對非線性梁的振動控制與能量采集雙功能。
【圖文】：

沈陽航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 NES 非線性梁動力學(xué)方程梁各參數(shù)的定義線性懸臂梁為歐拉-伯努利梁，且在未變形時的彈性軸是直的。慣 y , z )，位于梁的固定端，x 軸與梁未變形時的彈性軸重合，正方向。橫截面坐標系， B ( , , )，位于梁變形時的任意橫截面上，原點交點，即橫截面的形心。在梁未變形時，兩坐標系是平行的，且 x 1 描繪了兩坐標系。

圖 2.1 變形時的懸臂梁及兩種坐標系統(tǒng)為了描述橫截面坐標系相對慣性參考坐標系的方位，，在此將歐拉角引入，如圖 2。橫截面坐標系可以看做由慣性參考坐標系先繞 z 軸逆時針轉(zhuǎn)動 度，然后繞1y 軸針轉(zhuǎn)動 度，最后繞2x 軸轉(zhuǎn)動 度。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V214

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本文編號：2653726