压电智能构件的机电耦合动力学模型与特性研究

本文档深入探讨了"压电智能主动构件等效机电耦合动力学模型及其特性研究"，发表于2008年的中国机械工程第19卷第2期。作者王光庆来自浙江工商大学，提出了一个创新的解决方案，即在压电元件上集成智能主动功能，用作同时作为致动器和传感器。研究的核心是构建一个复合静态刚度与无网格技术相结合的动力学模型，通过力学等效思想，运用虚功原理和Galerkin方法进行建模。这种方法旨在实现对主动构件的精确动力学模拟，验证了模型的准确性。 模型建立过程中，作者不仅关注理论分析，还进行了数值仿真，通过对比实验证明了压电智能主动构件具有显著的优点。首先，它的输出位移大，这意味着它能够有效地执行较大的运动任务。其次，驱动电压低，这表明能耗效率高，对于能源管理具有优势。此外，压电智能主动构件表现出高度的稳定性，这对于实际应用中的动态响应控制至关重要。传感特性良好意味着其能够准确地感知并响应环境变化，为结构的振动主动控制提供了可靠的反馈机制。 这项研究特别适用于空间大型柔性结构的振动控制，因为其能够实时调整结构响应，提高系统的整体性能。本文的研究成果不仅深化了我们对压电智能材料在结构动力学领域的理解，也为未来智能材料在航天、建筑等领域的实际应用提供了科学依据和技术支撑。通过这一研究，我们看到了智能材料如何通过机电耦合实现自我感知和自我调节，为未来的智能结构设计提供了新的可能。