能夠根據(jù)工作環(huán)境改變飛機(jī)翼面形狀的自適應(yīng)變形能力是未來航空、航天飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求的重要目標(biāo)。壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器（Macro Fiber Composite, MFC）以其質(zhì)量輕、適應(yīng)性好、響應(yīng)速度快、高驅(qū)動(dòng)應(yīng)變能密度等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。如何在低成本下,提高飛機(jī)翼面的變形控制精度與穩(wěn)定性已成為一個(gè)重要的研究課題。本文以機(jī)翼型面控制為研究背景,研究了壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)器性能的影響；以實(shí)際驅(qū)動(dòng)型面與理想型面的均方差最小為優(yōu)化目標(biāo),建立了面向型面控制需求的驅(qū)動(dòng)器布局和驅(qū)動(dòng)器控制參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型；研制了由壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的類機(jī)翼試件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分驗(yàn)證了本文所提出的面向結(jié)構(gòu)型面控制的驅(qū)動(dòng)器布局和控制參數(shù)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的有效性和可行性。本論文具體研究工作如下：（1）建立壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析模型。以壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器的電極寬度、電極指間距、壓電纖維厚度、壓電纖維體積分?jǐn)?shù)為優(yōu)化對(duì)象,以驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)應(yīng)變最大為優(yōu)化目標(biāo),建立了影響驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。仿真結(jié)果表明：由于均勻電場(chǎng)與不均勻電場(chǎng)的存在,驅(qū)動(dòng)器的電極寬度有一個(gè)驅(qū)動(dòng)應(yīng)變極值點(diǎn),電極指... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２壓電鞋塾??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｉｎｓｏｌｅ??

壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)性能、柔朝性、靠疲勞性、可靠性等方面與壓電陶瓷??相比取得了長足的進(jìn)步，另外，采用壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)機(jī)翼翼面的形狀控制??可以大大減輕飛行器的重量，簡化飛行器的布局［６０］＿［６１］，其性能的提高與商業(yè)化的發(fā)展??為壓電纖維驅(qū)動(dòng)器在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于壓電纖維復(fù)合材料??質(zhì)量輕、適應(yīng)性好、操作性能好、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、高驅(qū)動(dòng)應(yīng)變能密度等優(yōu)點(diǎn)，美國??ＮＡＳＡ、ＤＡＲＰＡ、歐洲航天局等相繼投入巨資展開了以多功能飛行器應(yīng)用為背景的變??形驅(qū)動(dòng)及相關(guān)技術(shù)的研究工作［６２］［６３］。目前，在航空航天領(lǐng)域，壓電纖維復(fù)合材料主要??應(yīng)用在機(jī)翼翼尖、直升機(jī)葉片、機(jī)翼翼面與襟翼、拍打式機(jī)翼、可扭轉(zhuǎn)機(jī)翼等變形控??制中。Ｐａｒｋ和Ｋｉｍ釆用壓電纖維復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)直升機(jī)葉片的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，比較了圓形和??方形壓電纖維復(fù)合材料的驅(qū)動(dòng)性能，證明方形的壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)性能與可??控性方面更具優(yōu)勢(shì)［１６］。國內(nèi)冷勁松等［６４］建立了壓電纖維復(fù)合材料獎(jiǎng)葉的非線性動(dòng)力學(xué)??模型，研究了壓電纖維鋪層對(duì)復(fù)合材料槳葉固有頻率和獎(jiǎng)葉扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)阻尼特性的影??響。Ｑｕａｎ?Ｎｇｕｙｅｎ、Ｑｕａｎｔｉａｎ?Ｌｕｏ等［６５］＿釆用線性最小二乘法及逐步完善的驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)??優(yōu)化算法對(duì)板殼單元的彎曲、扭轉(zhuǎn)等常規(guī)變形進(jìn)行了理論研究，提出了壓電纖維復(fù)合??材料在驅(qū)動(dòng)電壓控制下可有效地控制結(jié)構(gòu)的型面。美國弗吉尼亞理工大學(xué)設(shè)計(jì)了利用??

綜合文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前的研究主要集中于利用壓電纖維驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)機(jī)翼變形??能，而對(duì)于翼面變形控制精度改善方面的研究較少，尤其是復(fù)雜型面的變形控制精??問題。因此，需要綜合分析驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式與布局方式等參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的影??，研究考慮多參數(shù)的翼面變形控制精度優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，根據(jù)機(jī)翼理想型面給出最優(yōu)??動(dòng)器驅(qū)動(dòng)位置與控制參數(shù)。本文的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值，更是變體飛行器翼面．??狀控制研究的重要課題。??．４本文主要工作和內(nèi)容??翼面變形控制精度是影響可變體飛行器復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力的關(guān)鍵因素，利用壓電??維復(fù)合材料的驅(qū)動(dòng)性能，本文提出了壓電纖維復(fù)合驅(qū)功器內(nèi)部參數(shù)的分析與優(yōu)化設(shè)??方法，并給出了驅(qū)動(dòng)性能與控制電壓的關(guān)系。研宄了在特定結(jié)構(gòu)參數(shù)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)情??下，機(jī)翼翼面的彎曲、扭轉(zhuǎn)、彎扭變形控制，合理優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器的布局與控制參數(shù)，??型面精度滿足一定的控制要求，具體工作包括：??（１）壓電纖維復(fù)合驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)�；趬弘娎w維本構(gòu)方程和有??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3298878