技術(shù)文章

　　實驗名稱：復(fù)合材料對夾層板殼結(jié)構(gòu)的噪聲振動控制

　　研究方向：智能材料中的重要角色-壓電材料，具有耐久性良好、環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)勢，已經(jīng)成為研究熱門。宏纖維復(fù)合材料(MFC)的柔韌性好、出力大，是一種新型高性能的壓電智能材料，MFC主要由壓電陶瓷纖維、環(huán)氧樹脂基和叉指電極三個部分共同組成。它的逆壓電效應(yīng)可以用來制作作動器，正壓電效應(yīng)可以用來制作傳感器。MFC適合應(yīng)用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，如應(yīng)用于板殼類結(jié)構(gòu)的主動振動控制中。

　　實驗?zāi)康模?/strong>探究MFC對夾層板殼結(jié)構(gòu)的振動控制效果，驗證帶有回路傳輸恢復(fù)的LQG/LTR主動控制算法的有效性。通過未填充和填充PMI泡沫的夾層板殼結(jié)構(gòu)對比，分析嵌入式和外粘式MFC在夾層板殼結(jié)構(gòu)振動控制中的性能差異。

　　測試設(shè)備：高壓放大器、信號源、慣性式激振器、信號調(diào)理器、壓電式加速度傳感器、MFC作動器、dSPACE實時仿真系統(tǒng)等

　　實驗過程：

　　圖：振動控制試驗技術(shù)路線圖

　　搭建夾層板殼結(jié)構(gòu)振動控制系統(tǒng)，然后進行MFC集成。

　　（1）未填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)粘貼1片MFC，集成方法為外粘式。MFC粘貼于上表層板外表面。

　　（2）填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)粘貼2片MFC，嵌入式和外粘式MFC各一片。嵌入式MFC位于PMI泡沫和碳纖維表層交界處，外粘式MFC粘貼于上表層板外表面。

　　對于未填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)，按照作動器優(yōu)化布置位置，布置MFC作動器，然后布置壓電加速度傳感器。如圖2所示。

　　圖2：未填充夾層板殼結(jié)構(gòu)MFC和傳感器位置

　　對于填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)，按照傳感器優(yōu)化布置位置，壓電加速度傳感器進行布置。為了將外粘式MFC和內(nèi)嵌式MFC兩種集成方式的控制效果進行對比，然后對MFC作動器位置進行適當(dāng)調(diào)整。在同一位置進行兩種不同方式的集成。如圖3所示。

　　圖3：填充夾層板殼結(jié)構(gòu)MFC和傳感器位置

　?。?）未填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)，選取前3階固有頻率（69.10Hz、79.90Hz、86.00Hz）作為激振頻率，激勵波形為正弦波。

　?。?）填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)，選取100Hz、125Hz和第1階固有頻率（143.02Hz）作為激振頻率，激勵波形為正弦波。

　　實驗結(jié)果：

　　圖4：100Hz激勵頻率

　　由圖4可知，外粘式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小15.14%，PMI泡沫中點加速度響應(yīng)減小13.48%。內(nèi)嵌式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小32.97%，PMI泡沫中點加速度響應(yīng)減小26.95%。

　　圖5：125Hz激勵頻率

　　由圖5可知，外粘式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小13.79%，PMI泡沫中點加速度響應(yīng)減小17.27%。內(nèi)嵌式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小29.13%，PMI泡沫中點加速度響應(yīng)減小27.92%。

　　圖6：143.02Hz激勵頻率

　　由圖6可知，外粘式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小30.40%，PMI泡沫中點加速度響應(yīng)減小29.51%。內(nèi)嵌式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小50.10%，PMI泡沫中點加速度響應(yīng)減小47.56%。

　　圖7：白噪聲激勵

　　由圖7可知，內(nèi)嵌式MFC作用下，夾層板殼結(jié)構(gòu)中點加速度響應(yīng)減小幅度大于外粘式MFC作用下的減小幅度。

　　對于填充PMI泡沫夾層板殼結(jié)構(gòu)，在100Hz和125Hz比在143.02Hz簡諧荷載激勵下，加速度響應(yīng)幅值控制效果低12.25-16.04%。這說明控制系統(tǒng)對固有頻率的減振效果優(yōu)于非固有頻率減振效果。內(nèi)嵌式MFC比外粘式MFC控制效果高10.65%-18.05%，這說明內(nèi)嵌式MFC能比外粘式MFC有更優(yōu)越的作動效果。

　　高壓放大器推薦：

　　圖：ATA-2082高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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