Вынужденные колебания и виброразогрев гибкой вязкоупругой балки с пьезоэлектрическими сенсором и актуатором с учетом деформации сдвига

Abstract

Представлены постановка и численное решение задачи о вынужденных резонансных колебаниях и виброразогреве вязкоупругой балки с пьезоэлектрическими сенсором и актуатором при учете деформации поперечного сдвига и геометрической нелинейности в квадратичном приближении. Для наиболее энергоемкой первой моды изгибных колебаний шарнирно опертой балки исследовано влияние указанных факторов и условий теплообмена на частотные зависимости максимальных амплитуды прогиба, температуры диссипативного разогрева и электрического показателя сенсора при электромеханическом нагружении, а также критические значения амплитуд электрического нагружения, при которых температура достигает точки деградации и система теряет работоспособность. Показана возможность активного демпфирования балки пьезоактуатором с использованием электрического показателя сенсора при неизвестной нагрузке.

Дано постановку задачі про вимушені резонансні коливання і дисипативний розігрів шарнірно опертої гнучкої в’язкопружної балки з п'єзоелектричними сенсором і актуатором при врахуванні деформації поперечного зсуву. Досліджено вплив геометричної нелінійності, деформації поперечного зсуву та умов теплообміну на амплітудно- і температурно-частотні характеристики вимушених коливань балки, теплове руйнування системи та можливість активного демпфування згинної моди коливань за допомогою п’єзоелектричних актуатора і сенсора.

A statement of the problem on forced resonant vibrations and dissipative heating of hinged flexible beam with piezoelectric sensors and actuators with taking into account the in-plane shear strain is given. An effect of geometrical nonlinearity, in-plane shear strain and heat exchange conditions on the surfaces on the amplitude-and temperature frequency characteristics of the forced beam vibrations, on the thermal failure of the system is studied. A possibility of active damping of flexural vibration mode by means of piezoactuators and sensors is studied.