形状记忆合金增强复合材料梁及其振动半主动控制

摘要

该文主要研究一种形状记忆合金材料(SMA)混杂层合梁的特性,并在此基础上应用半主动控制对梁的自由振动频率进行控制. 首先建立了适合于混杂层合梁中SMA纤维计算的SMA一维本构模型,分析可知SMA的杨氏模量及回复应力与温度、初始应变有关. 其次建立了SMA纤维混杂层合梁的振动方程,在此基础上得出以下结论:SMA纤维能够较大地提高梁的自由振动频率;计算梁的频率时考虑了剪切效应;采用小挠度变形理论.最后用半主动控制算法对含SMA纤维混杂层合梁的频率进行动态调控,并且用仿真软件进行系统仿真.研究表明,振动半主动控制算法可以有效控制梁的自由振动频率并且比主动控制更加适用.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1智能材料结构概述

1.2形状记忆合金及形状记忆合金复合材料应用现状

1.3形状记忆合金复合材料研究

1.4本文主要工作

第二章形状记忆合金的本构关系

2.1Thanaka模型

2.2 Liang-Rogers模型

2.3一种适用于所有温度的增量本构模型

2.4 Brinson的形状记忆为合金本构模型

2.5数值算例及结果分析

2.6本章小结

第三章形状记忆合金混杂层合梁的振动分析

3.1形状记忆合金混杂层合梁的本构关系

3.2含剪切变形的层合梁的振动方程

3.3考虑小变形的梁振动分析

3.3.1考虑小变形的振动模型分析

3.3.2用谐波平衡法求解非线性振动问题

3.4计算结果及分析

3.5本章小结

第四章半主动控制的研究

4.1变刚度半主动控制

4.2变阻尼半主动控制

4.3混合控制研究

4.4本章小结

第五章SMA复合材料梁的半主动振动控制

5.1开关控制律

5.2半主动控制装置

5.3计算机仿真模型的建立

5.3.1控制系统计算机仿真的基本概念

5.3.2控制系统MATLAB计算及仿真

5.3.3 Simulink与建模仿真

5.3.4 SMA复合材料梁的振动仿真模型

5.4计算结果及分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1主要研究成果

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文