具损伤压电层合微梁的坍塌特性研究.pdfVIP

第 43卷 第 8期 湖 南 大 学 学 报 (自然 科 学 版 ) Vo1．43，No．8 2 O 1 6 年 8月 JournalofHunanUniversity(NaturalSciences) Aug．20 16 文章编号 ：1674—2974(2016)08—0057—06 具 损 伤 压 电 层 合 微 梁 的 坍 塌 特 性 研 究 陈昌萍 ，李 良中 ，胡海涛 ，钱长照 ，洪 力 (1．湖南大学 机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082； 2．厦 门理工学院 土木工程与建筑学院，福建 厦 门 361024) 摘 要：以压 电层合微梁为研究对象，基于连续介质力学理论和 Euler—Bernoulli梁理 论 ，在考虑其尺寸效应和损伤效应的情况下，推导 了具损伤压电层合微梁的非线性动力控制 方程．采用伽辽金法和龙格库塔法进行求解 ，分析 了多种参数对微梁结构坍塌特性的影响． 结果表明，考虑几何非线性项使得损伤微梁具有更高的坍塌 阂值 电压；控制 电压、微梁长度 等参数的变化均对损伤微梁的坍塌阈值 电压造成影响．最后 ，采用有限元软件进行仿真模拟 计算 ，验证 了理论计算结果的合理性．本文所得 结论对微机 电系统压 电层合微梁结构的设计 具有理论指导意义． 关键词：压 电效应 ；层合微 梁；损伤效应；尺寸效应 ；坍塌 中图分类号：0345 文献标识码 ：A StudyonthePull-inCharacteristicsofPiezoelectric LaminatedM icro—beam withDamage CHENChang-ping，计，LILiang-zhong ，HU Hai-tao2，QIAN Chang-zhao，HONGLi (1．CollegeofMechanicalandVehicleEngineering，HunanUniv，Changsha，Hunan 410082。China； 2．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture。XiamenUnivofTechnology。Xiamen。Fujian 361024，China) Abstract：Thenonlinearpull—inbehaviorofpiezoelectriclaminatedmicro—beam wasstudiedwithcon- siderationofthesizeeffectanddamageeffect．Basedon thetheoriesofcontinuum mechanicsandEuler— Bernoullibeam hypothesis，thenonlineargoverning equation ofpiezoelectriclaminatedmicro—beam with damagewasestablishedandsolvedinGalerkinmethodandRunge—Kuttamethod．Theinfluenceofvarious parametersonthepull—involtageofthemicro—beam wasdiscussed，andtheresultshaveshownthatthege— ometrynonlinearitycanimprovethevalueofcriticalpull—involtageofthemicro—beam ；thechangesofgov— erningvoltage，micro—beam length andotherparametershaveinfluenceson thecriticalpull—in voltageof themicro—beam．Besides，theFEM softwarewasusedtocarryoutthecheck—up calcula