上海交通大学学报 ›› 2019, Vol. 53 ›› Issue (6): 665-672.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.005
易灿明a,余海东a,王皓a,b
出版日期:2019-06-28
发布日期:2019-07-23
通讯作者:
余海东,男,副教授,电话(Tel.):021-34206542;E-mail:hdyu@sjtu.edu.cn.
作者简介:易灿明(1993-),男,湖南省醴陵市人,硕士生,研究方向为柔性体动力学,E-mail:yicanming@sjtu.edu.cn.
基金资助:YI Canming a,YU Haidong a,WANG Hao a,b
Online:2019-06-28
Published:2019-07-23
摘要: 软体机器人的驱动一般由较硬的驱动元件与柔性介质复合而成,两相材料耦合大变形的精确描述是驱动部件结构设计与运动控制的关键.针对复合柔性板结构大变形的特点,基于绝对节点坐标方法,通过变形协调条件将梁和板单元进行耦合,同时引入压电驱动材料本构方程,建立带压电材料驱动器的复合柔性板结构动力学模型,并对其动力学特性进行分析,以研究不同参数对该动力学模型的影响.结果表明:柔性悬臂板结构在压电驱动作用下产生弯曲变形,变形量及板末端位移随驱动电压的增大呈近似线性增大规律,且板结构弹性模量越小则该变形量增大的程度越大;随着弹性模量减小,板结构产生的周期性振动幅度增大,周期变长.
中图分类号:
易灿明,余海东,王皓. 基于绝对节点坐标法的压电驱动复合结构动力学特性[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(6): 665-672.
YI Canming,YU Haidong,WANG Hao. Dynamic Behavior of Coupled Flexible Plate Structure with Piezoelectric Actuator via Absolute Nodal Coordinate Formulation[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2019, 53(6): 665-672.
| [1]SHABANA A A. Dynamics of multibody systems[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2013. [2]潘科琪. 曲梁和板壳结构多体系统刚-柔耦合动力学研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2012. PAN Keqi. Investigation on rigid-flexible coupling dynamics for curved beam and plate-shell structure multibody system[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2012. [3]CARRERA E. Historical review of zig-zag theories for multilayered plates and shells[J]. Applied Mechanics Reviews, 2003, 56(3): 287-308. [4]ZHAO C, YU H, ZHENG B, et al. New stiffened plate elements based on the absolute nodal coordinate formulation[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part K: Journal of Multi-body Dynamics, 2016, 231(1): 213-229. [5]SHABANA A A, YAKOUB R Y. Three dimensional absolute nodal coordinate formulation for beam elements: Theory[J]. Journal of Mechanical Design, 2001, 123(4): 606-613. [6]SHABANA A A. Computational continuum mechanics[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. [7]MIKKOLA A M, SHABANA A A. A non-incremental finite element procedure for the analysis of large deformation of plates and shells in mechanical system applications[J]. Multibody System Dynamics, 2003, 9(3): 283-309. [8]赵春璋, 余海东, 王皓, 等. 基于绝对节点坐标法的变截面梁动力学建模与运动变形分析[J]. 机械工程学报, 2014, 50(17): 38-45. ZHAO Chunzhang, YU Haidong, WANG Hao, et al. Dynamic modeling and kinematic behavior of variable cross-section beam based on the absolute nodal coordinate formulation[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(17): 38-45. [9]李彬, 刘锦阳. 大变形柔性梁系统的绝对坐标方法[J]. 上海交通大学学报, 2005, 39(5): 827-831. LI Bin, LIU Jinyang. Application of absolute nodal coordination formulation in flexible beams with large deformation[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2005, 39(5): 827-831. [10]GILARDI G, BUCKHAM B J, PARK E J. Finite element modeling of a highly flexible rotating beam for active vibration suppression with piezoelectric actuators[C]//ASME 2007 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Seattle, Washington: American Society of Mechanical Engineers, 2007: 2041-2050. [11]NADA A A, EL-ASSAL A M. Absolute nodal coordinate formulation of large-deformation piezoelectric laminated plates[J]. Nonlinear Dynamics, 2012, 67(4): 2441-2454. |
| [1] | 何清波,姜添曦. 人工智能可以通过操纵波来实现吗?[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(Sup.1): 1-2. |
| [2] | 赵洋,华一雄,张执南,柴象海. 基于Hertz接触理论的叶片-机匣碰摩模型[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(6): 660-664. |
| [3] | 董冠华,殷勤,殷国富,向召伟. 机床结合部耦合动刚度的辨识与建模[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2015, 49(09): 1263-1434. |
| [4] | 徐张宝,马大为,姚建勇,董振乐,杨贵超. 基于干扰估计的直流电动机间接自适应鲁棒控制[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2015, 49(09): 1281-1287. |
| [5] | 瞿叶高, 华宏星, 孟光, 谌勇, 龙新华. 基于区域分解的组合结构振动分析方法 [J]. 上海交通大学学报(自然版), 2012, 46(09): 1487-1492. |
| [6] | 田福庆1,罗荣1,李万2,谢勇1. 改进的谐波小波包峭度图及其应用[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2014, 48(1): 39-44. |
| [7] | 冯斌a,梅雪松a,b,杨军a,黄晓勇a. 摩擦补偿脉冲特征参数的自适应配置方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2014, 48(05): 713-718. |
| [8] | 吴跃飞1,胡智琦2,马大为1,姚建勇1,乐贵高1. 具有状态约束的机电伺服系统自适应鲁棒控制[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2014, 48(05): 707-712. |
| [9] | 何联格,左正兴,向建华. 考虑微凸体弹塑性过渡变形机制的结合面法向接触刚度分形模型[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2015, 49(01): 116-121. |
| [10] | 田红亮,郑金华,赵春华,赵新泽,方子帆,朱大林. 界面损耗因子与法向阻尼的计算方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2015, 49(05): 687-695. |
| [11] | 罗晶晶a,余海东a,赵春璋a,b,王皓a,b. 基于绝对节点坐标法变截面柔性梁运动稳定性研究[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(10): 1174-1180. |
| [12] | 汪一波1,黄亦翔1,李炳初1,凌晓1,赵帅1,刘成良1,张大庆2. 一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(10): 1181-1188. |
| [13] | 安成光,曹阳,张建武. 双筒式液压减振器节流孔气穴现象和噪声分析[J]. 上海交通大学学报, 2018, 52(3): 297-304. |
| [14] | 王广文,姚建勇. 基于指令滤波的电液伺服系统输出反馈控制[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(12): 1482-1487. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||