Page 120 - 应用声学2019年第4期
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第 38 卷 第 4 期                                                                       Vol. 38, No. 4
             2019 年 7 月                          Journal of Applied Acoustics                      July, 2019

             ⋄ 李启虎院士八十华诞学术论文 ⋄



                             应用长度极化压电陶瓷33模态的

                                        半主动减振技术研究                              ∗





                                                   胡吉英 李朝晖            †


                                                 (北京大学电子学系     北京   100871)

                摘要    该文提出利用长度方向极化的压电材料的 33 模态来实现半主动减振。论文以横梁为例，通过理论分析
                和有限元仿真，对比研究了当压电材料分别连接 31、33 两种模态对应的最佳分流电路时，压电材料两种模态在
                横梁的共振频率附近的减振效果。结果表明 33 模态比 31 模态具有更高的减振效率。此外，鉴于 33 模态存在
                极化长度有限的问题，仿真分析了压电材料的尺寸和位置对减振效果的影响。在此基础之上，提出了一个利用
                压电材料 33 模态的多模态减振的组合设计，对横梁的前三个模态起到了很好的减振作用。相对 31 模态而言，
                横梁的每个振动模态均有约 6 dB 的减振提升。
                关键词     半主动减振，压电分流阻尼，压电材料，33 模态，有限元分析
                中图法分类号: TP391.9; TN712.5          文献标识码: A          文章编号: 1000-310X(2019)04-0580-09
                DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2019.04.015




                 Semi-active vibration suppression utilizing 33 mode of longitude-polarized
                                                piezoelectric materials


                                                  HU Jiying LI Zhaohui

                                   (Department of Electronics, Peking University, Beijing 100871, China)

                 Abstract  This paper proposes using 33 mode of longitude-polarized piezoelectric plates to do the semi-
                 active suppression of vibration. Taking a cantilever beam as an example, this paper compares the vibration
                 suppression effect of the 33 mode and 31 mode of piezoelectric elements when shunted to respective optimal
                 electric circuits both through theoretical and finite element analyses (FEA). The results show that the 33 mode
                 has much higher efficiency than 31 mode in structural vibration suppression. Moreover, considering that the
                 polarization length of a piezoelectric plate is limited in the actual application, the influences of the size, the
                 number and the position of the piezoelectric elements on the vibration suppression are studied in this paper.
                 On the basis of that, a combining design of multimode vibration suppression of the cantilever beam using 33
                 mode is designed. The results show a good effect on vibration suppression for the first three modes of the beam.
                 Meanwhile, about 6 dB gain of vibration suppression is achieved in all three modes of the beam in comparison
                 with the 31 mode.
                 Key words   Semi-active vibration suppression, Piezoelectric shunt damping, Piezoelectric material, 33 mode,
                 Finite element analysis

             2019-01-28 收稿; 2019-03-08 定稿
             ∗ 9140A12050414JW02180
             作者简介: 胡吉英 (1990- ), 女, 北京人, 博士研究生, 研究方向: 信号与信息处理。
             † 通讯作者 E-mail: lizhcat@pku.edu.cn
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