《基於壓電反饋控制下的功能梯度殼的雙穩態研究》是依託香港城市大學深圳研究院，由何小橋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於壓電反饋控制下的功能梯度殼的雙穩態研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何小橋
- 依託單位：香港城市大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本研究項目將導出適用於功能梯度壓電材料的粘彈性大變形本構模型，從而建立該結構在多場耦合作用下的雙穩態力學模型及數值模擬算法。採用數值分析方法，包括有限元法和無格線法，對不同梯度分布下的雙穩態特性進行模擬和預測，並分析各種初始應力分布對該結構的雙穩態性能的影響，進而採用壓電智慧型系統，通過最佳化增益矩陣及反饋控制產生特定的殘餘應力分布，以達到控制功能梯度材料殼體結構的雙穩態構型的目的。最後，在數值分析的基礎上，研究不同參數對雙穩態構型的影響，建立功能梯度壓電材料的雙穩態設計體系，以便設計出具有各種穩定構型的功能梯度材料雙穩態器件，並套用於工程實際。
結題摘要
本項目進行了以下幾方面的研究： 1. 提出了壓電複合材料雙穩態板殼，使用考慮了力、電耦合和非線性幾何變形的理論模型預測其穩定形態，並理論研究了在板殼雙側複合材料上同時或者按序施加電場激勵，及在單側施加電場激勵，其形態轉換時板殼曲率與所施加激勵之間的關係； 2. 通過建立的多場耦合理論，獲得了可實現和改變雙穩態板殼形態的殘餘應力場，並使用表面機械研磨技術（SMAT）對板殼進行局部處理，形成功能梯度分布的納米結構增強板殼的彈性變形能力，並同時在板殼內引入了特定的殘餘應力場，從而獲得了可以設計形態的雙穩態和多穩態板殼； 3. 建立了針對表面機械研磨技術實現的雙穩態和多穩態板殼的理論模型，研究了不同設計和處理參數對雙穩態和多穩態板殼穩定形態的影響，以指導所實現的雙穩態和多穩態板殼的設計； 4. 提出了改進的復變數移動最小二乘插值（IICVMLS）無格線方法，在IICVMLS方法中，引入完備基函式和奇異的權函式，並對其進行正交處理，構造了新的形函式，並用此形函式建立了對應的插值函式。結合IICVMLS方法和Kirchhoff板殼問題，提出了改進的插值復變數無格線伽遼金（IICVEFG）方法，套用於Kirchhoff板殼，獲得了更高的計算精度和效率； 5. 針對複合材料板殼中的缺陷（含裂縫）對板殼在應力場作用下的影響進行了分析，利用最小余能原理，結合靜定和靜不定邊界條件建模，得到描述材料內應力分布的控制方程和補充方程，分析得到了基體缺陷對材料內應力場，以及材料剪下力學性能的變化。 在項目執行期間，發表學術期刊SCI論文10篇，會議論文5篇，相關專利申請4項次（3項中國專利，1項美國專利），培養博士後3人（2人在站），博士畢業2人，碩士畢業3人，博士生招收3人。
