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高壓放大器在宏纖維複合材料研究中的應用

作者:Aigtek 閱讀數:0 发布时间:2024-03-14 15:31:05

  實驗名稱:複合材料對夾層板殼結構的噪聲振動控制

  研究方向:智能材料中的重要角色-壓電材料,具有耐久性良好、環境適應性強等優勢,已經成爲研究熱門。宏纖維複合材料(MFC)的柔韌性好、出力大,是一種新型高性能的壓電智能材料,MFC主要由壓電陶瓷纖維、環氧樹脂基和叉指電極三個部分共同組成。它的逆壓電效應可以用來制作作動器,正壓電效應可以用來制作傳感器。MFC適合應用于輕質結構,如應用于板殼類結構的主動振動控制中。

  實驗目的:探究MFC對夾層板殼結構的振動控制效果,驗證帶有回路傳輸恢複的LQG/LTR主動控制算法的有效性。通過未填充和填充PMI泡沫的夾層板殼結構對比,分析嵌入式和外粘式MFC在夾層板殼結構振動控制中的性能差異。

  測試設備:高壓放大器、信號源、慣性式激振器、信號調理器、壓電式加速度傳感器、MFC作動器、dSPACE實時仿真系統等

  實驗過程:

振动控制试验技术路线图

  圖:振動控制試驗技術路線圖

  搭建夾層板殼結構振動控制系統,然後進行MFC集成。

 。1)未填充PMI泡沫夾層板殼結構粘貼1片MFC,集成方法爲外粘式。MFC粘貼于上表層板外表面。

 。2)填充PMI泡沫夾層板殼結構粘貼2片MFC,嵌入式和外粘式MFC各一片。嵌入式MFC位于PMI泡沫和碳纖維表層交界處,外粘式MFC粘貼于上表層板外表面。

  對于未填充PMI泡沫夾層板殼結構,按照作動器優化布置位置,布置MFC作動器,然後布置壓電加速度傳感器。如圖2所示。

未填充夹层板壳结构MFC和传感器位置

  圖2:未填充夾層板殼結構MFC和傳感器位置

  對于填充PMI泡沫夾層板殼結構,按照傳感器優化布置位置,壓電加速度傳感器進行布置。爲了將外粘式MFC和內嵌式MFC兩種集成方式的控制效果進行對比,然後對MFC作動器位置進行適當調整。在同一位置進行兩種不同方式的集成。如圖3所示。

填充夹层板壳结构MFC和传感器位置

  圖3:填充夾層板殼結構MFC和傳感器位置

 。1)未填充PMI泡沫夾層板殼結構,選取前3階固有頻率(69.10Hz、79.90Hz、86.00Hz)作爲激振頻率,激勵波形爲正弦波。

 。2)填充PMI泡沫夾層板殼結構,選取100Hz、125Hz和第1階固有頻率(143.02Hz)作爲激振頻率,激勵波形爲正弦波。

  實驗結果:

100Hz激励频率

  圖4:100Hz激勵頻率

  由圖4可知,外粘式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小15.14%,PMI泡沫中點加速度響應減小13.48%。內嵌式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小32.97%,PMI泡沫中點加速度響應減小26.95%。

125Hz激励频率

  圖5:125Hz激勵頻率

  由圖5可知,外粘式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小13.79%,PMI泡沫中點加速度響應減小17.27%。內嵌式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小29.13%,PMI泡沫中點加速度響應減小27.92%。

143.02Hz激励频率

  圖6:143.02Hz激勵頻率

  由圖6可知,外粘式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小30.40%,PMI泡沫中點加速度響應減小29.51%。內嵌式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小50.10%,PMI泡沫中點加速度響應減小47.56%。

白噪声激励

  圖7:白噪聲激勵

  由圖7可知,內嵌式MFC作用下,夾層板殼結構中點加速度響應減小幅度大于外粘式MFC作用下的減小幅度。

  對于填充PMI泡沫夾層板殼結構,在100Hz和125Hz比在143.02Hz簡諧荷載激勵下,加速度響應幅值控制效果低12.25-16.04%。這說明控制系統對固有頻率的減振效果優于非固有頻率減振效果。內嵌式MFC比外粘式MFC控制效果高10.65%-18.05%,這說明內嵌式MFC能比外粘式MFC有更優越的作動效果。

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