《主動振子嵌入式周期結構的帶隙特性研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由王剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：主動振子嵌入式周期結構的帶隙特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王剛
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
加筋梁板類、蜂窩、柵格、桁架等周期結構在航空航天等工程領域中廣泛套用。周期結構的帶隙特性可抑制特定頻率範圍內彈性波的傳播，從而對有害振動起到抑制作用，但目前其帶隙存在頻率較高或衰減有限等諸多不足之處。通過借鑑局域共振帶隙相關理論，嵌入由智慧型材料、主動控制器件組成的主動振子結構，有望解決上述制約周期結構帶隙套用的瓶頸問題。項目將首先從局域共振帶隙特性影響因素入手，設計基於開環控制和智慧型材料的主動振子結構，並將其嵌入到工程中常用的加筋梁板類、蜂窩、柵格、桁架等周期結構中，分析主動振子嵌入式周期結構的帶隙機理及帶隙特性影響規律；繼而從控制工程的角度建立周期結構的傳遞函式或狀態方程，將主動振子結構視為該系統的某個反饋環節，通過對其傳遞函式進行調整或重新設計，最佳化帶隙特性；最終達到改善低頻帶隙特性，並使之主動可調的目標。項目的研究將為工程周期結構的振動控制提供新的思路，具有廣闊的套用前景。
結題摘要
加筋梁板類、蜂窩、柵格、桁架等周期結構在航空航天等工程領域中廣泛套用。周期結構的帶隙特性可抑制特定頻率範圍內彈性波的傳播，從而對有害振動起到抑制作用，但目前其帶隙存在頻率較高或衰減有限等諸多不足之處。本項目從局域共振帶隙特性影響因素入手，設計了基於壓電分流陣列技術的多種主動振子結構，並將其嵌入到工程中常用的梁板類周期結構中；分析了主動振子嵌入式周期結構的帶隙機理及帶隙特性影響規律；從而低頻帶隙特性得以改善，並具有主動可調特性。主要研究成果如下： (1) 改進了含壓電分流陣列周期結構的計算模型 摒棄了Hagood和Von Flotow所提出的基於均勻應變和均勻電位移的假設基礎，提出了針對含壓電分流陣列周期結構的更為合理的建模方法，從而改進了原有計算模型，提高了算法計算精度。 (2) 基於半主動控制策略的含壓電分流陣列周期梁結構振動特性研究 研究了含電阻、電容、電感等多種類型分流電路的壓電周期梁結構的帶隙特性和振動衰減特性，分析了其影響規律，為其最佳化和減振套用奠定了相關基礎。 (3) 基於反饋控制策略的壓電周期梁結構振動特性研究 採用理論仿真及振動實驗驗證相結合的方法，詳細分析了基於反饋分流電路、增強諧振分流電路以及負電容分流電路的壓電周期梁結構的帶隙特性和振動衰減特性，大大提高了被動周期結構的帶隙寬度及帶隙衰減。 (4) 基於壓電分流陣列技術的周期板結構振動控制 基於平面波展開以及有限元法，建立了嵌入式壓電聲子晶體薄板的物理模型，分析了其振動帶隙特性；採用理論仿真及振動實驗驗證相結合的方法，詳細分析了含不同分流電路的壓電周期薄板結構的波傳播與衰減特性。 項目組全面完成了申請書規定的各項研究內容。在該項目的資助下，共發表論文14篇，其中SCI收錄10篇。項目研究成果可為工程周期結構的振動控制提供新的思路，具有潛在的套用前景。
