隨著現(xiàn)代智能控制和結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)的發(fā)展,具有良好的力磁耦合性質(zhì)的磁致伸縮作動器被用于相關(guān)工程領(lǐng)域,其動態(tài)行為是力學(xué)、機(jī)械工程及電磁器件等多學(xué)科的重要研究課題。本文以微機(jī)電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的薄膜型磁致伸縮復(fù)合懸臂梁式作動器為工程背景,針對在電磁激勵下磁致伸縮雙層復(fù)合懸臂梁的振動問題,系統(tǒng)地建立了一維和二維磁彈性雙層復(fù)合梁的振動理論模型,獲得了振動響應(yīng)的解析計算結(jié)果。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)針對磁致伸縮雙層復(fù)合懸臂梁的線性振動問題,基于Levinson梁位移假設(shè)的雙層梁理論,建立了考慮高階剪切效應(yīng)的相應(yīng)振動問題的數(shù)學(xué)模型。導(dǎo)出了以層間撓度和層間剪切應(yīng)力為基本未知量的振動控制方程,并且此模型可以滿足雙層梁的位移和應(yīng)力連續(xù)的界面條件以及上下表面應(yīng)力自由條件。給出了固有頻率方程和受迫振動撓度響應(yīng)的解析解。通過數(shù)值算例,分析了相應(yīng)的振動模態(tài)和簡諧磁場激勵下的動態(tài)特征。討論了材料參數(shù)和幾何參數(shù)對固有頻率、撓度響應(yīng)以及磁機(jī)耦合因子的影響,得出了給定激勵頻率下磁機(jī)耦合因子達(dá)到最大值時的材料和幾何參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果。(2)分別基于Euler梁和Timoshenko梁位移假設(shè),引入標(biāo)準(zhǔn)平方型磁致伸縮材料的...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 超磁致伸縮材料概述
        1.1.2 超磁致伸縮材料的特性
        1.1.3 超磁致伸縮作動器的常見結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 磁致伸縮懸臂梁式作動器振動的線性理論分析
    2.1 雙層復(fù)合磁致伸縮懸臂梁振動的線性理論基礎(chǔ)
        2.1.1 基本方程
        2.1.2 定解條件
    2.2 基于Euler梁位移假設(shè)的等效單層梁振動理論及分析
    2.3 基于高階剪切梁位移假設(shè)的雙層梁振動理論模型及優(yōu)化分析
        2.3.1 數(shù)學(xué)模型建立
        2.3.2 問題的解析解
    2.4 數(shù)值算例及結(jié)果分析
        2.4.1 算例驗證
        2.4.2 振動位移模態(tài)和參數(shù)對固有頻率影響
        2.4.3 幾何和材料參數(shù)的影響
        2.4.4 磁機(jī)耦合因子及優(yōu)化分析
    2.5 本章小結(jié)
3 磁致伸縮懸臂梁式作動器振動的非線性理論分析
    3.1 非線性本構(gòu)關(guān)系及能量表達(dá)式
    3.2 基于Euler梁位移假設(shè)的等效單層梁振動的非線性理論分析
        3.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        3.2.2 頻率方程及振動響應(yīng)的解析解
        3.2.3 算例的數(shù)值計算結(jié)果
    3.3 基于Timoshenko梁位移假設(shè)的雙層梁非線性振動分析
        3.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立及振動問題的求解
        3.3.2 振動微分方程和邊界條件的變分導(dǎo)出
        3.3.3 問題的解析解
    3.4 數(shù)值算例與結(jié)果分析
        3.4.1 算例驗證
        3.4.2 幾何和材料參數(shù)對固有頻率的影響
        3.4.3 幅頻曲線和倍頻效應(yīng)
        3.4.4 不同偏置磁場下幅頻曲線的特征
        3.4.5 磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁機(jī)耦合效應(yīng)
    3.5 本章小結(jié)
4 基于非局部理論的磁致伸縮復(fù)合懸臂梁的振動分析
    4.1 問題的數(shù)學(xué)模型建立
    4.2 振動問題的解析解
    4.3 數(shù)值算例及討論
    4.4 本章小結(jié)
5 磁致伸縮復(fù)合懸臂梁振動問題的二維理論分析
    5.1 磁彈耦合平面理論基礎(chǔ)
    5.2 位移解法——級數(shù)形式解
    5.3 待定常數(shù)的確定——無窮維代數(shù)方程組
        5.3.1 由邊界條件導(dǎo)出的待定系數(shù)的方程組
        5.3.2 由界面連續(xù)條件導(dǎo)出的待定系數(shù)方程組
    5.4 數(shù)值算例及結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
7 參考文獻(xiàn)
8 作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3861678