《周期性壓電複合材料的動力特性研究》是依託北京交通大學，由石志飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：周期性壓電複合材料的動力特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：石志飛
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
壓電複合材料由於具有回響快、聲阻抗小、機電耦合係數高、柔性好、易加工等許多優點，一經問世，便很快套用於水聲、電聲和超聲等領域，但目前仍有許多問題亟待解決，如可用於指導複合材料換能器設計和製備的理論建模問題、方向靈敏性與側向干擾的解耦問題等。本項目擬利用固體物理的相關理論，研究壓電複合材料的動力特性。研究內容主要包括兩方面。一是研究面外高靈敏度與面內干擾的完全解耦問題。首先針對1-2型、1-3型和2-2型壓電陶瓷複合材料，研究完全頻率帶隙和方向帶隙的生成問題，研究材料的物理參數和幾何參數對上述兩種帶隙寬度和起始頻率的影響，在此基礎上，探索集面外高靈敏度與面內干擾完全解耦的壓電複合材料換能器的設計方法。二是研究壓電材料在結構減振中的套用問題。首先將工程結構的減振問題簡化為幾種不同形式的板和柱在不同支承條件下的減振問題，在此基礎上，從完全頻率帶隙出發，研究壓電材料在結構振動控制中的幾個問題。
結題摘要
本項目主要在如下兩方面開展了研究，一是研究了周期性壓電複合材料的靜動力特性、完全頻率帶隙和方向帶隙的生成與最佳化、以及面外與面內振動干擾的解耦問題；二是研究了如何利用壓電材料抑制梁、板等結構的振動問題。 首先針對幾種不同的0-3型和2-2型以及層合型周期性水泥基壓電複合材料和壓電陶瓷複合材料，建立了相應的理論分析模型，研究了其靜、動力學特性；通過研究材料的物理參數和幾何參數對完全頻率帶隙和方向帶隙的影響，給出了相應的面外與面內振動干擾解耦的壓電複合材料換能器的設計方法；根據上述研究成果，製作了層合型周期性壓電陶瓷換能器，並完成了性能測試，實測的共振和反共振頻率與本項目給出的理論預測值符合很好。 其次針對梁和板兩種常見工程結構，從周期性理論出發，通過外加主動控制器，採用增益反饋方法，分析了不同增益係數對周期性壓電梁/板帶隙的影響，進而研究了利用壓電材料抑制梁/板面內振動和面外振動問題。 課題組成員通過三年不懈努力，圓滿完成了本項目預期的研究內容，取得的主要成果可概況為：（1）完成SCI期刊論文十餘篇（其中10篇已發表、2篇已接收、2篇在審稿中）；（2）培養博士生3名（畢業、即將畢業和在讀各1名），碩士生7名（畢業5名，在讀2名）；即將出版專著1部，2014年交稿科學出版社。
