考虑大变形的刚-柔耦合旋转智能结构动力学分析

摘要

基于Hamilton原理对带端部质量的刚柔耦合旋转智能结构建立了耦合的非线性动力学模型.根据一阶近似耦合(FOAC)模型理论,通过有限元方法,得到了系统的有限维模型.模型中考虑了轴向、横向位移和转动角度的非线性几何效应,以及压电材料和结构的大变形及离心刚化效应.在有限元模型的基础上,建立了3种实际系统模型方程,分别是无压电层的结构,有压电层开环状态和闭环状态.最后基于简化模型的仿真结果显示出有端部质量和没有端部质量的差异,智能结构梁在闭环和开环的差异,高速旋转梁的离心作用及结构外加电载荷的动力响应.