О ПРИМЕНЕНИИ ШУНТИРОВАННОГО ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАИЛУЧШИХ ДИССИПАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОУПРУГИХ ОБОЛОЧЕК

Сведения об авторах
  • Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Российская Федерация

Аннотация

Работа посвящена исследованию характера зависимости динамических характеристик электро-вязкоупругой системы, представляющей собой кусочно-однородное тело, состоящее из упругих, вязкоупругих, электроупругих (пьезоэлектрических) элементов, а также внешних пассивных электрических цепей, присоединенных к электродированным поверхностям пьезоэлементов, от параметров, определяющих ее геометрическую конфигурацию (размеры и расположение вязкоупругого и пьезоэлектрического элементов, формирующих систему, по отношению к конструкции и друг к другу). В таких системах для демпфирования колебаний реализуются два механизма диссипации энергии: за счет внут- реннего трения в вязкоупругих частях и за счет преобразования части энергии механиче- ских колебаний в электрическую с последующим ее рассеиванием в электрических цепях. В качестве внешних электрических цепей рассмотрены резистивная (R) и последовательная резонансная (RL) цепи. Исследование проводилось на основе численного решения задачи о собственных колебаниях для тонкостенной пространственной конструкции – полуцилиндрической оболочки. Рассмотрены все возможные геометрические конфигурации расположения вязкоупругих и пьезоэлектрических элементов. Найдены варианты компоновки конструкции, которые могут обеспечить наилучшие демпфирующие свойства в некотором диапазоне частот за счет реализации либо механизма внутреннего трения, либо преобразования энергии колебаний пьезоэлементом. В результате проведения серии вычислительных экспериментов получены количественные оценки, демонстрирующие, как изменяются демпфирующие свойства системы при использовании отдельно каждого из рассматриваемых механизмов диссипации энергии колебаний, а также совместно. Сделаны количественные оценки изменения диссипативных свойств оболочки, демонстрирующие, в каких случаях оба механизма диссипации энергии приводят к повышению демпфирующих характеристик электровязкоупругих систем, а в каких – к их снижению.

Ключевые слова

электровязкоупругостьпьезоэлементшунтирующие электрические цепикоэффициент демпфирования колебанийкоэффициент электромеханической связисобственные частоты и моды колебанийоболочкачисленное моделирование.

Литература

  1. 1.Kumar, A. Passive Constrained Layer Damping: A State of the Art Review / A. Kumar, R.K. Behera // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2019. – Vol. 653. – art. No. 012036. DOI: 10.1088/1757-899X/653/1/012036 Scholar
  2. 2.Nashif, A.D. Vibration Damping / A.D. Nashif, D.I.G. Jones, J.P. Henderson. – Wiley, 1985. – 453 p. Scholar
  3. 3.Sun, C.T. Vibration Damping of Structural Elements / C.T. Sun, Y.P. Lu. – Prentice-Hall, 1995. – 372p. Scholar
  4. 4.Stanway, R. Active constrained-layer damping: A state-of- the-art review Proceedings of the Institution of Mechanical Engi- neers, Part I / R. Stanway, J.A. Rongong, N.D. Sims // Journal of Systems and Control Engineering. – 2003. – Vol. 217, no 6. – P. 437–456. DOI: 10.1177/095965180321700601 Scholar
  5. 5.Trindade, M.A. Hybrid Active-Passive Damping Treatments us- ing Viscoelastic and Piezoelectric Materials: Review and Assessment / M.A. Trindade, A. Benjeddou // Journal of Vibration and Control. – 2002. – Vol. 8, no. 6. – P. 699–745. DOI: 10.1177/1077546029186 Scholar
  6. 6.Sahoo, S.R. Active damping of geometrically nonlinear vi- brations of smart composite plates using elliptical SCLD treatment with fractional derivative viscoelastic layer / S.R. Sahoo, M.C. Ray // European Journal of Mechanics – A/Solids. – 2019. – Vol. 78. – art. No. 103823. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2019.103823 Scholar
  7. 7.Sahoo, S.R. Active control of laminated composite plates using elliptical smart constrained layer damping treatment / S.R. Sahoo, M.C. Ray // Composite Structures. – 2019. – Vol. 211. – P. 376–389. DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.12.004 Scholar
  8. 8.Ватульян, А.О. К исследованию колебаний цилиндра с вязкоупругим покрытием / А.О. Ватульян, В.В. Дударев // Вы- числительная механика сплошных сред. – 2021. – Т. 14, № 3. – P. 312–321. DOI: 10.7242/1999-6691/2021.14.3.26 Scholar
  9. 9.Park, C.H. Modeling of a Hybrid Passive Damping System / C.H. Park, S.J. Ahn, H.C. Park // Journal of Mechanical Science and Technology, 2005. – Vol. 19, no. 1. – P. 127–135. DOI: 10.1007/BF02916111 Scholar
  10. 10.Trindade, M.A. Optimization of passive constrained lay- er damping treatments applied to composite beams / M.A. Trin- dade // Latin American Journal of Solids and Structures, 2007. – Vol. 4, no. 1. – P. 19–38. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
25.11.2024
В выпуске
25.11.2024
Выпуск
№ 4 (2024)
Поделиться