淺談充液壓電阻有限元的模擬
發(fā)布時(shí)間：2012-05-30 新聞來(lái)源：液壓英才網(wǎng)
根據(jù)一覽旗下液壓英才網(wǎng)招聘顧問(wèn)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(tǒng)基本方程流固耦合系統(tǒng)的基本方程理想流體動(dòng)壓力滿足波動(dòng)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(dòng)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(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程流體單元內(nèi)的壓力分布可以表示為P=Nfpe（52）式中pe表示單元的結(jié)構(gòu)點(diǎn)壓力向量，Nf表示流體域的插值函數(shù)。圓柱桶通過(guò)空氣彈簧放置于基礎(chǔ)上，粘彈性阻尼層為ZN-1型材料，材料本構(gòu)關(guān)系參數(shù)如所示。模型主、被動(dòng)約束層阻尼共分為上、下兩層，主動(dòng)約束層在周向以60°間隔均布。
ACLD圓柱殼的模態(tài)變形，頻響函數(shù)為流體作用下ACLD圓柱殼的頻響函數(shù)曲線，從圖中可以看出實(shí)驗(yàn)所得頻響函數(shù)曲線與有限元計(jì)算結(jié)果基本一致。實(shí)驗(yàn)曲線存在一些局部譜峰，這主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的阻尼層和壓電材料的粘合性不能與理論假設(shè)完全吻合。一致的變化趨勢(shì)和接近的固有頻率表明該建模方法是可行的。還顯示當(dāng)頻率超過(guò)50Hz，實(shí)驗(yàn)得到的峰值明顯增加，而且隨著頻率階數(shù)的不斷提高，理論同實(shí)驗(yàn)的差別越來(lái)越大。主要原因是實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械膲弘姾妥枘岵牧系恼迟N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(shù)不完全準(zhǔn)確，影響到響應(yīng)值的大小。
ACLD圓柱殼的頻響函數(shù)是有ACLD圓柱殼的加速度頻響函數(shù)的實(shí)驗(yàn)曲線，從圖中可以看出流體作用使得系統(tǒng)固有頻率明顯下降，這與理論分析吻合。該結(jié)果也驗(yàn)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(shù)5結(jié)論本文使用有限元法建立主動(dòng)約束層阻尼圓柱殼與流體耦合的振動(dòng)方程。由于粘彈性阻尼的GHM模型能與有限元方法相結(jié)合，采用此方法可以直接求出具有壓電約束層的阻尼結(jié)構(gòu)的固有頻率和頻響函數(shù)。算例和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該建模方法比較準(zhǔn)確，是可行的。通過(guò)該方法得到的有限元模型為主動(dòng)約束層的位置優(yōu)化設(shè)計(jì)、主動(dòng)控制提供了計(jì)算基礎(chǔ)。
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