智能机械结构的拉伸—弯曲模型.pdfVIP

维普资讯 n 1999年 2月 东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Feb 1999 (耋) JournalofNortheasternUniversity(Natura|Science) VoI．2O．NO．1 第20卷第1期 卅 智能机械结构的拉伸一弯曲模型’ 马治国 闻邦 颊云辉 (东北军丽离E瞳 百ii’学院，沈日11ooo6) 摘 要 利用虚功原理，建立了一种智能机械结构。——单面粘贴有压电致动器的粱结构的拉伸一 弯曲耦台模型，在分析过程中，考虑了柴与致动器之同粘贴屠的影响．通过分析可得，粘贴层剪切 应力的分布与致动器端部附近的应变分布有相似的特征．随着粘贴层的剪切模量的增加或其厚度 的减小 则剪切力在靠近压电致动器端部区域迅速增大． 关键词 智能结构t垦皇塾垫璺t耦台模型· 分类号 1H 113 构 型 随着空间技术的不断深入，大型空间结构的 的建立 控制成为一个重要的课题．大型空间结构多数为 柔性结构，因此除了刚体运动，有必要对它们的弹 图1a为用一定厚度的粘贴层将感应应变致 性变形进行控制．以压电材料作为致动器的智能 动器粘贴于梁表面的示意图．图1b表示了应变示 机械结构在柔性结构变形的控制中显示了其巨大 意图．根据弹性力学，可得应变一位移关系为 的潜力 【 ，Crawley和 deLu-s…提 出了内部埋 dttc e = 入和表面粘贴压电致动器的智能压电梁的均匀模 ， e￡= ，s=警 (1) 型，导出了压电智能梁的纯拉伸和纯弯曲模型．如 = (2) 果相同的电压分别加在两个压电致动器上，将导 致梁发生纯拉伸；如果相反的电苷压分别加在两个 根据压 电介质的逆压电效应，致动器在其主 弓 轴方向上感应出一个应变，且该应变在致动器厚 压电致动器上，则导致纯弯曲．在实际工程中，经 常有拉伸和弯曲同时存在的情况，本文利用单面 度方向上是均匀分布的，而在梁的厚度方向上是 线性分布的f”．于是，梁的弯曲曲率为 粘贴有压电致动器的梁结构，建立了智能机械机 构的拉伸一弯曲耦台模型，并分析了一些结构参数 一dx2=一 Ll一。)) t(33)) 对拉伸应力和弯曲应力的影响． t) 圈1 压电智能粱的(al结构和 【b)应变示意圉 ·1998—04一l7收到． 马治国，男，27，博士研究生{闻邦椿，男．68，教授，博士生导师，中国科学琬院士；颇云牌，男，38，教授， 纽约科学院院士． 国豪自然科学基叠赞助项 目(编号． 维普资讯 第1期 马治国等：智能机械结构的拉伸一弯曲模型 式中，“表示位移；￡表示轴向应变； 表示剪切 挚：{挚 应变；上标。和s表示梁的中性轴和表面；下标b， s和c分别表示粱、粘贴层和压电