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考虑疲劳寿命的压电悬臂梁结构优化设计方法
  • ISSN号:1004-2474
  • 期刊名称:《压电与声光》
  • 时间:0
  • 分类:TN384[电子电信—物理电子学] U467.497[机械工程—车辆工程;交通运输工程—载运工具运用工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]西安交通大学润滑理论与轴承研究所,陕西西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51275380,50875196)
中文摘要:

提出了一种插入式的压电悬臂梁结构,通过将其末端质量块转化成等效惯性力和惯性力矩,得出了求解其固有频率的理论公式。在此基础上,设计了一系列一阶固有频率相同、长宽比不同的压电悬臂梁。通过ANSYS模态分析发现,理论计算和仿真结果的误差均在5%以内,证明了这种求解压电悬臂梁固有频率方法的可行性。通过瞬态分析得出,随着长宽比的增大,压电悬臂梁的输出电压及压电层的最大应力随长宽比呈近似线性关系增大,这种线性关系对于压电悬臂梁的性能预测很有意义。最后通过疲劳分析软件nCode DesignLife,求解出了各压电悬臂梁的疲劳寿命,并以此为依据,选取了最优的结构设计方案。为压电悬臂梁的结构优化设计建立了一种新的、相对完整的方法。

英文摘要:

A plug-in piezoelectric cantilever beam is proposed.Through the tip-mass is converted into equivalent inertia force and inertia moment,the theoretical formula of its inherent frequency is obtained.A series of piezoelectric cantilever beams with the same inherent frequency and different length-width ratio are designed.It can be found that the error between theoretical calculation and simulation result is less than 5% by ANSYS modal analysis,which proves this method of solving inherent frequency is feasible.Moreover,as the increase of length-width ratio,the output voltage of piezoelectric cantilever beam and the maximum stress of the piezoelectric layer also increase linearly.This is very meaningful to predicting the performance of piezoelectric cantilever beam.Finally,the fatigue life of the piezoelectric cantilever beams can be calculated by nCode DesignLife,and based on which the optimal design scheme is gotten.A new and relatively complete method of the structure optimization design of piezoelectric cantilever beam can be established.

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期刊信息
  • 《压电与声光》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电科第二十六研究所
  • 主编:胡少勤
  • 地址:重庆南坪花园路14号26所
  • 邮编:400060
  • 邮箱:ydsgsipat@163.com
  • 电话:023-62919570
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-2474
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1091/TN
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 1984年获电子部优秀科技期刊三等奖,1990年获电子行业优秀科技期刊三等奖,1990年获首届机电部优秀科技期刊二等奖,1990年获首届四川省优秀科技期刊二等奖,1991年获首届国防科技工委优秀科技期刊二等奖,1992年获第二届机电部优秀科技期刊三等奖,1992年获第二届四川省优秀科技期刊二等奖,1993年获第一届全国优秀科技期刊三等奖,1995年获首届四川省宣传部、省新闻出版局、省期刊...,1995年获四川省第三届优秀科技期刊二等奖,1995-1996年获信息产业部电子优秀科
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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