被動式狀態變換壓電吸振器應用於懸臂樑之減振

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姓名

郭家成(Chia-chen Kuo) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

被動式狀態變換壓電吸振器應用於懸臂樑之減振
(Reducing Vibration of a Cantilever Beam By Passive State-Switched Piezoelectric Absorbers)

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摘要(中)

本文主要目的為探討半主動式狀態變換壓電吸振器，應用於受外力作用而產生振動之懸臂樑，在懸臂樑表面貼附成對陶瓷壓電材料，外接一組由電阻、電感、二極體所組成之吸振電路，模擬類似機械式吸振器之吸振電路，並藉由二極體的限制電流方向之特性，電流分流之間的切換達到電路狀態變換的效果，即二極體之被動式控制取代由速度或位移回饋訊號之狀態變換吸振電路。
內容包含被動式電路和半主動式狀態變換電路之減振效果分析，首先從漢米爾頓原理推導懸臂樑結構方程式與自然頻率，接著推導狀態變換吸振電路方程式，並將結構方程式與電路方程式進行耦合，使用數值程式求解聯立常微分方程式，求得系統之位移響應與電路中參數響應。透過不同型態電路設計與電路參數調整，研究出較佳的半主動式狀態變換吸振電路設計，接著透過實驗驗證數值模擬分析之結果，歸納出合適設計之半主動式狀態變換吸振器。

摘要(英)

The purpose of this research is to reduce the vibration of a cantilever beam by using state-switched piezoelectric absorbers. Two pieces of piezoelectric materials are attached to both sides of a cantilever beam. A state-switched absorbers consists of piezoelectric sheet, inductance, resistance, voltage source and a diode. The conducting state of diode determines the switching of circuit.
Content of the thesis includes vibration reduction analysis of passive and state-switched absorbers. The equations of motion of the beam are derived by Hamilton’s principle and discretized by Galerkin’s method. Numerical program simultaneously solves the equations of motion of the beam and circuit equation of the absorber. Both of numerical and experimental results conclude effective designs of state-switched absorbers.

關鍵字(中)

★ 壓電吸振器
★ 懸臂樑
★ 狀態變換
★ 振動控制

關鍵字(英)

★ vibration control
★ cantilever beam
★ state-switched
★ piezoelectric absorber

論文目次

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
符號說明 xiii
第一章緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 文獻回顧 2
1-4 內容架構 4
第二章壓電材料理論 5
2-1 壓電材料簡介 5
2-2 壓電現象 6
2-3 壓電材料方程式 7
第三章複合運動系統方程式 10
3-1 方程式基本假設 10
3-2 漢米頓原理 11
3-3 系統運動方程式 14
3-4 系統運動方程式離散化 16
第四章吸振電路方程式 19
4-1 壓電材料電壓轉換 19
4-2 標準式被動吸振器 20
4-2-1 標準式被動吸振電路方程式 20
4-2-2 標準式被動吸振器與系統近似解 22
4-3 半主動式狀態變換壓電吸振器 23
4-3-1 半主動式狀態變換吸振電路方程式 23
4-3-2 半主動式狀態變換吸振器與系統近似解 25
第五章半主動式狀態變換吸振器之數值結果與分析 29
5-1 數值程式架構 29
5-2 系統參數設定 30
5-3 標準式被動吸振器數值分析 31
5-4 半主動式狀態變換吸振器數值結果分析 32
5-4-1 設計一半主動式狀態變換吸振器數值結果分析 32
5-4-2 設計二半主動式狀態變換吸振器數值結果分析 34
5-4-3 設計三半主動式狀態變換吸振器數值結果分析 36
5-4-4 設計四半主動式狀態變換吸振器數值結果分析 38
第六章半主動式狀態變換吸振器實驗結果 42
6-1 實驗設備和實驗流程介紹 42
6-2 實驗結果分析 43
6-2-1 被動式吸振器實驗結果分析 43
6-2-2 半主動式狀態變換吸振器時節結果分析 44
6-3 數值模擬與實驗結果分析 45
第七章結論與未來建議 48
7-1 結論 48
7-2 未來建議 49
參考文獻 51

參考文獻

吳朗, 1994, 電子陶瓷-壓電, 全新科技出版社, 台北市.

黃鈺書, 2010, “狀態變換壓電吸振器之初探”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 桃園縣.

許校瑋, 2011, “壓電式碰撞吸振器之減振機制”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 桃園縣

Aoki, S. and Watanabe, T., 2006, “An investigation of an impact vibration absorber with hysteresis damping,” ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 128, pp. 508-515.

Clark, W.W., 2000, “Vibration control with state-switched piezoelectric materials,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 11, pp. 263-271.

Corr, L.R. and Clark, W.W., 2002, “Comparison of low-frequency piezoelectric switching shunt techniques for structural damping,” Smart Materials and Structures, Vol. 11, pp. 370–376.

Corr, L.R. and Clark, W.W., 2003, “A Novel Semi-Active Multi-Modal Vibration Control Law for a Piezoceramic Actuator,” ASME Journal of Vibration and Acoustics, Vol. 125, pp. 241-222.

Cunefare, K.A., 2002, “State-Switched Absorber for Vibration Control of Point-Excited Beams”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures.

Ekwaro-Osire, S. and Desen, I. C., 2001, “Experimental study on an impact vibration absorber,” Journal of Vibration and Control, Vol. 7, pp. 471-493

Guyomar, D. and Badel, A., 2006, “Nonlinear semi-passive multimodal vibration damping: an efficient probabilistic approach,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 294, pp. 249–268

Hagood, N.W. and Flotow, A., 1991, “Damping of Structural Vibrations with Piezoelectric Materials and Passive Electrical Networks”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 146, pp. 243-268.

Holdhusen, M.H. and Cunefare, K.A., 2003, “Damping effects on the state-switched absorber used for vibration suppression,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 14, pp. 551-561.

Harari, S., Richard, C. and Gaudiller, L., 2009, “New semi-active multi-modal vibration control using piezoceramic components,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 20, pp. 1603-1613.

Ji, H., Qiu, J. , Badel, A., and Zhu, K., 2009a, “Semi-active vibration control of a composite beam using an adaptive SSDV approach,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 20, pp. 401-412.

Ji, H., Qiu, J., Xiaa, P., Inman D., 2012, ”Analysis of energy conversion in switched-voltage control with arbitrary switching frequency”,
Journal of sensor and actcaors:A-physysical,Vol.174,pp.162-172.

Meirovitch, L., 2001, Fundamentals of Vibrations, McGraw-Hill.

Lee, J.Y., 2008, “The Corresponding phenomena of mechanical and electronic impact oscillator,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 311, pp. 579-587.

Park, C.H., 2003, “Dynamics Modeling of Beams with Shunted Piezoelectric
Elements”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 268, pp. 115-129.

Semercigil, S.E., Collette, F., and Huynh, D., 2002, “Experiments with tuned absorber-impact damper combination,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 256, pp. 179-188.

Steven C.C., 2005, Applied Numerical Methods with MATLAB for Engineers and Scientists, McGraw, New York.

Sedra, A.S. and Smith, K.C., 2004, Microelectronics Circuits, 5th Ed., Oxford University Press, New York.

Tiersten, H.F., 1969, Linear Piezoelectric Plate Vibrations, Plenum, New York.

Zimmerman, R.A., Celaschi, S., and Neto, L.G., 1992, “Electronic bouncing ball,” American Journal of Physics, Vol. 60, pp. 370-375.

指導教授

黃以玫(Yi-mei Huang)

審核日期

2014-8-22

推文