基于绝对节点坐标法的压电层合梁、板大变形研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huayuaneee
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
包含大变形的软体机器人和智能折叠机构已成为现今的研究热点。通过对作动器施加电压,压电层合梁、板可以变形为各种形态,在智能可折叠结构领域具有潜在的应用前景。传统的有限元法(FEM)难以对大变形结构的运动和变形进行精确描述,而绝对节点坐标法(ANCF)是一种适合于描述大变形的方法。通过理论建模研究柔体结构的大变形作动机理是软机器设计的基础。本文利用等效单层模型,建立了一种基于ANCF的柔性压电层合梁单元和薄板单元。引入了压电材料的本构方程来推导弹性力和压电力。通过与解析解、使用等效弯矩模型求得的解、以及使用商业有限元软件ABAQUS得出的数值结果进行比较,验证了本文提出的梁单元以及板单元的正确性。本文的研究可能有助于理解带有覆盖智能压电材料的柔性或软体结构的复杂耦合非线性力学行为。主要研究内容分为以下几个方面:(1)基于ANCF推导了二维梁层合单元和三维空间内的层合薄板单元的动力学方程。该层合梁、板单元包含三层,其中基层由线性弹性材料组成,顶层和底层均由压电材料组成。(2)通过数值仿真对比,验证了本文提出单元的正确性。随后给出了一些层合梁结构与层合板结构的大变形算例,由此证明所提出的单元的适用性。结果表明,当各种不同的电压被施加到位于覆盖在基层任意位置的压电致动器上时,柔性梁、板都可以平稳地变形到所需的形状。(3)研究了覆盖压电层的柔性单摆与不考虑压电层的柔性单摆的动态响应的差别,以及压电层合悬臂板受集中力作用下振动的动态响应。
其他文献
反无人机入侵是当前低空防御的研究热点,传统反无人机平台的精确性和自动化程度低。在传统的反无人机弹药发射平台上引入运动目标检测与跟踪系统,可较大程度地提高弹药发射平台的自动化程度,可以全天候监测空域,同时也提高了系统打击目标的实时性和精确性。运动目标检测与跟踪技术不仅可以用于军事领域,也可以广泛应用在民用领域,前景广阔。为解决上述问题,设计实现运动目标跟踪系统,可以检测并跟踪空中无人机等运动目标,系
连续旋转爆轰发动机是利用爆轰波在环形燃烧室内的一端连续旋转传播,爆轰产物从另一端开口处高速排出并产生推力的新概念发动机,具有比冲大、工作频率高、结构紧凑的优点,是当前最具潜力的新型航空航天动力装置之一。随着工程研究的深入,采用液态燃料的连续旋转爆轰发动机成为研究的重点,其中液态燃料的喷射雾化是液态燃料发动机起爆及旋转爆轰波稳定传播的关键因素。本文通过数值计算和实验研究相结合的方式,对连续旋转爆轰发
单兵无人侦察系统对于现代战争,尤其对于特种战斗小组具有非常重要的实战应用价值,可以为作战分队提供不对称的信息优势,从而减少伤亡,提高作战小组的作战能力。目前,现代战争逐步向城市作战发展,无人侦察设备的微小型化、隐蔽化逐步成为研究的重点。本文选取用于单兵侦察的微小型无人直升机作为研究对象,围绕其机械结构、气动部件等方面展开研究,从空气动力学角度对旋翼、机身等进行优化设计。针对微小型无人直升机的功能要
冷温锻压力机是自动锻造生产线的关键组成部分。对冷温锻压力机传动机构进行优化设计,并对温锻成形工艺开展研究,是改善压力机滑块曲线、提高锻件质量的核心问题。针对锻件质量不高的问题,以冷温锻压力机传动系统和典型零件的温锻工艺为研究对象,开展冷温锻压力机传动系统设计与成形工艺研究,主要研究内容和结论如下:1)冷温锻压力机传动机构优化设计。首先根据冷温锻压力机的研发目标与性能要求,对六连杆传动机构进行了运动
钢铁作为制造业的基础材料行业,在制造领域具有重要的地位。带钢是我国最重要的钢材产品之一,是国民经济中必不可少的生产材料。而平直度是表征钢板表面与绝对水平之间差别大小的指标,对高质量带钢的生产具有重要意义。利用激光和CCD实现非接触式平直度在线测量具有高速、准确度高、便于自动化控制等优点。本文对比了常见的几种平直度检测方法,采用直入射式激光三角法作为带钢平直度的检测的基本方法,并选取PLT5 450
作为航空发动机的“心脏”,叶片在工况下除承受离心载荷、气动载荷和振动负荷作用,还受到热应力的影响。因其工作环境较为恶劣,叶片断裂失效故障发生概率较高,且发生时导致发动机性能衰减,影响发动机正常工作,甚至造成严重飞行事故。因此,研究航空发动机压气机叶片断裂故障,是预防断裂故障发生,保证航空发动机叶片工作稳定性及可靠性的有效手段。本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)对叶片断口采用宏观检查、微观检查
磁流变减振技术是近年来发展的一种新型智能减振技术,在车辆、建筑和飞行器等的振动控制中引起广泛关注。磁流变材料是磁流变减振技术的核心,其力学性能可随外加磁场发生快速、可逆地变化,进而使磁流变减振装置可根据外界工作条件的变化实时调节其工作性能,达到减振目的。本文从制备方法、理论模型和多物理场仿真三个方面对基于天然橡胶的减振材料进行了研究,研制了磁流变弹性体减振器和磁流变液弹阻尼器,并对其力学性能进行了
现代社会中存在各式各样的复杂网络,例如电力网络、通信网络、社交网络等等。这些复杂网络皆存在一些共性的安全问题,例如网络攻击、相继故障等。实际上,复杂网络中一次微小的扰动都可能导致相继故障,造成严重后果。近年来,复杂网络在相继故障下的鲁棒性成为系统科学研究中的热门研究问题之一。本文对复杂网络相继故障及其恢复过程进行建模,并在此基础上讨论资源的合理分配和节点保护等问题,具体研究内容如下:(1)研究了节
在城市轨道交通方式中,有轨电车担当着中量运输级别的角色,其节能环保、平稳舒适、运营便捷且经济成本适宜,符合当今城市绿色可持续发展的潮流趋势,因此受到了国内众多城市的欢迎。车载售检票机是有轨电车自动售检票环节至关重要的硬件设备,影响到乘客购票检票的便捷性和通行的效率。本文以沈阳某有轨电车的车载售检票机的研发为研究目标。首先,分析了车载售检票机控制系统的功能需求和关键工作环节,设计出系统的总体控制方案