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张亚红*,张蒙,张帅,张希农.扁壳结构弯曲与扭转振动控制试验研究[J].实验力学,2017,32(3):333~341
扁壳结构弯曲与扭转振动控制试验研究
Experimental Investigation on Bending and Torsional Vibration Control of Shallow Shells
投稿时间:2016-08-04  修订日期:2016-12-08
DOI:10.7520/1001-4888-16-140
中文关键词:  扁壳弯扭振动  模糊PD控制器  MFC作动器  振动控制试验  作动解析模型
英文关键词:shallow shell bending and torsional vibration  Fuzzy-PD controller  macro fiber composite (MFC) actuator  vibration control experiment  analytic model of actuator
基金项目:国家自然科学基金(11302160)及国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(U630120)资助
作者单位
张亚红* 西安交通大学航天学院 机械结构强度与振动国家重点实验室 陕西省航天结构振动控制工程实验室, 西安 710049 
张蒙 西安热工研究院有限公司, 西安 710054 
张帅 西安交通大学航天学院 机械结构强度与振动国家重点实验室 陕西省航天结构振动控制工程实验室, 西安 710049 
张希农 西安交通大学航天学院 机械结构强度与振动国家重点实验室 陕西省航天结构振动控制工程实验室, 西安 710049 
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中文摘要:
      扁壳结构的弯曲与扭转振动控制对该类结构的应用具有重要意义。本文采用不影响壳体结构的粗压电纤维复合材料(MFC)作动器对其弯曲与扭转振动进行主动控制。建立局部表面粘贴MFC作动器的开口圆柱扁壳的动力学解析模型,得到了作动力和作动力矩的解析表达式,分析了扁壳结构上MFC作动器在弯曲与扭转振动控制中的作动机理。针对一开口碳纤维圆柱扁壳,设计了模糊PD控制器,开展了定频与随机激励下壳体弯曲与扭转振动控制试验,并与传统PD控制试验效果进行了对比。结果表明:MFC作动器在壳体弯曲和扭转振动控制方面作动能力突出;模糊PD控制器的控制效果优于传统PD控制器的控制效果。
英文摘要:
      Bending and torsional vibration control of shallow shell is of great significance to the application of this kind of structures. In this paper, an actuator made of macro fiber piezoelectric composite, which has little effect on shape of shell structure, was adopted to actively control the bending and torsional vibration of shallow shell. A dynamics analytical model was established for an open cylindrical shallow shell with a MFC actuator mounted on its surface. Analytical expressions of driving force and actuating torque were obtained, the actuating mechanism of MFC actuator in bending and torsional vibration control of shallow shell structures was analyzed. Aiming at an open carbon fiber cylindrical shallow shell, a Fuzzy-PD controller was designed and bending and torsional vibration control experiment was carried out under conditions of constant frequency and random excitation, respectively. Experimental results were compared with that from traditional PD controller. Results show that MFC actuator prominent actuation ability in shell structure bending and torsional vibration control, and the control effect of Fuzzy-PD controller is better than that of traditional PD controller.
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