船舶智能結(jié)構(gòu)振動反饋控制研究.pdf

1、本文研究船舶智能結(jié)構(gòu)振動反饋控制的分析與數(shù)值仿真問題。針對通用有限元軟件缺乏對工程智能結(jié)構(gòu)的分析能力及控制控制仿真能力，進(jìn)行了程序開發(fā)，包括用Visual Fortran語言編譯有限元計算程序；以及在通用有限元軟件ANSYS的基礎(chǔ)上開發(fā)壓電殼單元的功能。利用程序開發(fā)的成果，研究了船舶智能結(jié)構(gòu)振動反饋控制。 首先敘述了智能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，以及其組成材料的特性和本構(gòu)理論，描述了壓電材料的正，逆壓電效應(yīng)和壓電方程。 針對大型商業(yè)軟

2、件中沒有壓電殼單元給船舶智能結(jié)構(gòu)的研究帶來的困難，本文建立了考慮拉伸與彎曲位移自由度和電勢自由度的四節(jié)點(diǎn)復(fù)合材料平板單元，并利用能量原理導(dǎo)出的復(fù)合材料板殼型智能結(jié)構(gòu)的有限元動力學(xué)、靜力學(xué)運(yùn)動方程，以及作動器和傳感器的有限元方程，用Visual Fortran語言編譯了復(fù)合材料板殼型智能結(jié)構(gòu)有限元計算程序。能夠分析復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)在機(jī)、電耦合作用下的面內(nèi)變形和彎曲變形。 此外我們在研究中發(fā)現(xiàn)，層合板濕熱分析的本構(gòu)方程和壓電分析的本

3、構(gòu)方程非常相似，經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖冃?，可以設(shè)法借用通用軟件ANSYS中已有的濕熱單元的功能來實(shí)現(xiàn)壓電單元的一般常用功能。本文還利用ANSYS中的ANSYS Parametric Design Language (APDL)構(gòu)造了一個振動反饋控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行比例反饋控制和恒值反饋控制兩種控制方法的研究。 針對船舶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文以PZT材料作為反饋傳感器和控制作動器，粘貼在船舶板梁結(jié)構(gòu)表面，形成智能結(jié)構(gòu)反饋控制閉環(huán)系統(tǒng)。比較了利用Vis