基于壓電片的水中結構聲輻射主動控制模擬研究.pdf

1、智能結構應用在結構振動聲輻射控制領域內，是當前的研究熱點問題，在大空間結構適應復雜環(huán)境的運行中己得到應用，而水下結構聲輻射的主動控制研究，具有重要的理論意義和應用前景?；跀?shù)值模擬對艦船結構進行振動噪聲的設計控制，能使艦船結構具有良好的動態(tài)特性，滿足艦船低振動、低噪聲的設計要求，而對水下結構振動聲輻射主動控制的深入研究，應能夠很好的解決艦船結構的振動噪聲問題。壓電材料作為一種新型的智能材料，以其良好的機電耦合特性，在結構振動聲輻射的主動

2、控制領域得到了廣泛應用。 本文首先介紹了壓電材料的基本特性，給出了壓電材料的本構方程，以及壓電材料在結構振動聲輻射主動控制中的應用。其次將無界靜止流域中結構表面聲壓的積分方程，采用邊界元方法進行離散，并與結構有限元相耦合，得到了流體－結構耦合自由振動方程。然后根據(jù)Hamilton原理，基于Mindlin板彎曲理論，建立了含壓電片結構的二維有限元分析模型，同時也給出了壓電片作為傳感器的傳感方程和作為作動器的作動方程，另外，根據(jù)壓電

3、材料的機電耦合特性，推導出了壓電作動器的驅動電壓到梁位移響應的頻響函數(shù)，得出了壓電片的最佳布置位置在梁的最大應變處。再將有限元方程同基于Rayleigh積分的邊界元方程相結合，采用速度負反饋控制方法，建立了水下含壓電片結構的聲輻射主動控制模型。最后，通過數(shù)值模擬，對壓電片位置進行改變，討論了在空氣中和水中對結構聲輻射的控制效果影響，得出空氣中壓電片應布置在結構應變最大處，在水中的布置位置與空氣中并不相對應，討論了控制增益和作動電壓的關系