Демпфирование механических колебаний зашунтированными пьезоэлектрическими структурными элементами

  • Матвеенко В.П. Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН, Пермь, Россия
  • Клигман Е.П. Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН, Пермь, Россия
  • Юрлов М.А. Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН, Пермь, Россия
  • Юрлова Н.А. Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН, Пермь, Россия
УДК: 539.3

Аннотация

Наличие в конструкции элементов, обладающих пьезоэлектрическими свойствами, предоставляет дополнительные возможности для управления динамическими характеристиками конструкций. Для практической реализации этого варианта предлагается прикреплять пьезоэлементы к поверхности конструкции и осуществлять управление ее динамическими характеристиками путем настройки внешних электрических шунтирующих RLC-цепей. Определение динамических характеристик системы формулируется как вариационная задача на собственные значения. В найденных при этом комплексных частотах действительная часть представляет собой собственно частоту колебаний, а мнимая показатель демпфирования. Для демонстрации эффекта демпфирования представлена серия лабораторных экспериментов по пассивному демпфированию продольных колебаний наполовину электродированного по длине пьезокерамического стержня с помощью внешней электрической цепи.

Ключевые слова: электроупругость, спектральные задачи, внешние электрические цепи, численные методы, пьезоэлектрический эффект, эксперимент

Информация об авторах

Валерий Павлович Матвеенко
академик РАН, д-р техн. наук, директор Института механики сплошных сред Уральского отделения РАН
e-mail: mvp@icmm.ru
Евгений Петрович Клигман
канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела связанных проблем механики деформируемого твердого тела Института механики сплошных сред Уральского отделения РАН
e-mail: kligman@icmm.ru
Максим Александрович Юрлов
инженер-исследователь отдела связанных проблем механики деформируемого твердого тела Института механики сплошных сред Уральского отделения РАН
e-mail: yurlovm@icmm.ru
Наталия Алексеевна Юрлова
канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник отдела связанных проблем механики деформируемого твердого тела Института механики сплошных сред Уральского отделения РАН
e-mail: yurlova@icmm.ru

Литература

  1. Matveyenko V.P., Kligman E.P. Natural Vibration Problem of Viscoelastic Solids as Applied to Optimization of Dissipative Properties of Constructions // Journal of Vibration and Control. 1997. Vol. 3. P. 87-102.
  2. Болотин В.В., Новичков Ю.Н. Механика многослойных конструкций. Машиностроение. М.: Наука, 1980. 376 с.
  3. Кравчук А.С., Майборода В.П., Уржумцев Ю.С. Механика полимерных и композиционных материалов. М.: Наука, 1985. 304 с.
  4. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности. М.: Мир, 1987. 542 с.
  5. Lee H.-J., Saravanos D. Layerwise finite elements for smart piezoceramic composite plates in thermal environments // NASA TM-106990 AIAA-96-1277. 1996. 48 p.
  6. Forward R.L. Electronic damping of vibrations in optical structures // Journal of Applied Optics. 1979. Vol. 18. No 5. P. 690-697.
  7. Hagood N.W, Von Flotow A. Damping of structural vibrations with piezoelectric materials and passive electrical networks // Journal of Sound and Vibration. 1991. Vol. 146. No 2. P. 243-268.
  8. Reza Moheimani S.O., Fleming Andrew J. Piezoelectric transducers for vibration control and damping. Springer, 2006. 272 p.
  9. Lesieutre G.A. Vibration damping and control using shunted piezoelectric materials // The Shock and Vibration Digest. 1998. May. P. 30-33.
  10. Партон В.З., Кудрявцев Б.А. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел. М.: Наука, 1988. 471 с.
  11. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний. М.: Мир, 1988. 448 с.
  12. Карнаухов В.Г., Киричок И.Ф. Электротермовязкоупругость. Киев.: Наук. думка, 1988. 319 с.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ (НШ-7529.2010.1) и Программы Президиума РАН (09-П-1-1010).

Матвеенко В.П., Клигман Е.П., Юрлов М.А., Юрлова Н.А. Демпфирование механических колебаний зашунтированными пьезоэлектрическими структурными элементами
Выпуск
Страницы
23-35
Прислано
2011-05-10
Опубликовано
2011-06-29