利用压电剪切致动器实现夹层梁的振动控制

我们的研究发现，将剪切压电换能器集成到梁内部提供了一种紧凑高效的解决方案，能够在不影响结构完整性的情况下实现局部阻尼控制。然而，将压电元件置于基底外部的传统方法面临挑战，且难以应用于工业场景。我们通过内部放置的压电剪切传感器和致动器，利用主动振动控制，确定了细长夹层梁结构的阻尼性能。本文给出了一个由两个不锈钢面板、泡沫芯层以及压电剪切致动器和传感器构成的夹紧-自由夹层梁结构的实验和数值结果。这种内部致动器和传感器的方法旨在解决(高科技)系统内部的问题，即机械振动、有限的设计体积以及外部放置的压电换能器易受外部条件影响的问题。通过这种新的内部传感器-致动器方法，本研究填补了文献中的一个重要空白。传感器和致动器的位置通过数值研究模态剪切应变和有效机电耦合系数来确定。通过数值和实验研究评估了夹层梁结构的频率响应。采用正位置反馈对数值响应进行处理，以模拟基模的阻尼性能。使用不同的控制器增益来分析有效共振抑制与低频增益增加之间的权衡。基模的尖端振动幅度从稳态时的5.01毫米减小到0.34毫米，这是一个显著的降低。