淺談充液壓電阻有限元的模擬
發布時間：2012-05-30 新聞來源：液壓英才網
根據一覽旗下液壓英才網招聘顧問液壓李工分享淺談充液壓電阻有限元的模擬：流固耦合系統基本方程流固耦合系統的基本方程理想流體動壓力滿足波動方程，即2p-1C202pt2=0（50）C0表示流體中的聲速，邊界條件為p/n=-fw流固交接面S1p/n=0剛體表面S2p=0自由表面S3（51）式中p為流體動壓力，n為流固交界面法線方向，指向流體外部，w為法向加速度，f為流體密度。
流固耦合系統的運動方程流體單元內的壓力分布可以表示為P=Nfpe（52）式中pe表示單元的結構點壓力向量，Nf表示流體域的插值函數。圓柱桶通過空氣彈簧放置于基礎上，粘彈性阻尼層為ZN-1型材料，材料本構關系參數如所示。模型主、被動約束層阻尼共分為上、下兩層，主動約束層在周向以60°間隔均布。
ACLD圓柱殼的模態變形，頻響函數為流體作用下ACLD圓柱殼的頻響函數曲線，從圖中可以看出實驗所得頻響函數曲線與有限元計算結果基本一致。實驗曲線存在一些局部譜峰，這主要是因為實驗中的阻尼層和壓電材料的粘合性不能與理論假設完全吻合。一致的變化趨勢和接近的固有頻率表明該建模方法是可行的。還顯示當頻率超過50Hz，實驗得到的峰值明顯增加，而且隨著頻率階數的不斷提高，理論同實驗的差別越來越大。主要原因是實驗模型中的壓電和阻尼材料的粘貼性能不可能與理想的有限元模型完全一致；粘彈性阻尼材料的GHM模型的參數不完全準確，影響到響應值的大小。
ACLD圓柱殼的頻響函數是有ACLD圓柱殼的加速度頻響函數的實驗曲線，從圖中可以看出流體作用使得系統固有頻率明顯下降，這與理論分析吻合。該結果也驗證了中干頻率同濕頻率的差別。
流體作用下ACLD圓柱殼的頻響函數5結論本文使用有限元法建立主動約束層阻尼圓柱殼與流體耦合的振動方程。由于粘彈性阻尼的GHM模型能與有限元方法相結合，采用此方法可以直接求出具有壓電約束層的阻尼結構的固有頻率和頻響函數。算例和實驗結果表明該建模方法比較準確，是可行的。通過該方法得到的有限元模型為主動約束層的位置優化設計、主動控制提供了計算基礎。
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