强电场下压电智能结构大变形非线性建模与仿真

摘要

将压电等智能材料集成于普通薄壁结构中形成智能结构,在航空航天、汽车工业等,常常被用作振动和噪声控制、健康监测及能量收集.为能最大限度的发挥压电材料的致动效果,往往需要加载强致动电压,同时也导致薄壁结构发生大变形.此时,几何和材料线性模型,以及单一考虑几何非线性或机电耦合非线性,显然不能得到准确计算结果.为了给压电智能薄壁结构的设计和应用提供更准确的计算模型,本文基于一阶剪切变形假设,并同时考虑压电材料非线性本构关系和大变形几何非线性理论,建立了压电智能薄壁结构在强致动电压下的几何非线性有限元模型.最后,本文模型通过文献中的实验数据进行了验证,并对智能板壳结构进行了非线性计算仿真与验证.