壓電式碰撞吸振器之減振機制

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許校瑋(Siao-wei Syu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

壓電式碰撞吸振器之減振機制
(Analysis of Piezoelectric Impact Absorbers)

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摘要(中)

本文主要目的在探討壓電式碰撞吸振器應用於懸臂樑的減振效果。在懸臂樑的表面適當位置處，貼附成對壓電材料，並外接由電阻及電感等電子元件組成的吸振電路，形成具有減振效果之吸振器，而本文之吸振電路形式為標準式被動吸振電路並聯一個二極體與其他電子元件，如電感與電阻，並藉由二極體的導通與不導通的切換情形，模擬機械系統中的碰撞運動，此即文中所謂之壓電式碰撞吸振器。
首先假設施予樑上的外力形式為簡諧集中力，且令外力激振頻率等於懸臂樑與壓電材料之複合系統的第一自然頻率，接著使用漢米爾頓原理推導懸臂樑與壓電材料之耦合運動方程式，並將其與吸振電路方程式作聯立，最後利用數值方法求解聯立方程式，解得系統之位移響應。透過各種分析結果，說明此一壓電式碰撞吸振器確實有優於標準式被動吸振器之減振效果，同時也說明此一壓電式碰撞吸振器可藉由二極體的導通與否，模擬機械系統中的碰撞運動且造成能量的損耗。

摘要(英)

The　purpose　of　this　research　is　to　reduce　the　vibration　of　a　cantilever　beam　by　using　piezoelectric　impact　absorbers.　Ｅach　absorber　consists　of　a　piezoelectric　sheet,　inductances,　resistances　and　a　diode　which　simulating　the　mechanical　impact　effect　by　switching　of　the　circuit　on　and　off.
A　composite　cantilever　beam　is　subjected　to　an　external　harmonic　force　with　its　frequency　equal　to　the　natural　frequency　of　the　beam.　The　equations　of　motion　of　the　beam　are　derived　by　Hamilton’’s　principle　and　discretized　by　Galerkin’’s　method.　The　equations　of　motion　of　the　beam　and　the　circuit　equations　of　impact　absorbers　are　solved　simultaneously.　The　numerical　results　show　that　piezoelectric　impact　absorbers　are　more　effective　than　the　traditional　piezoelectric　absorbers.

關鍵字(中)

★ 碰撞
★ 吸振器
★ 壓電

關鍵字(英)

★ piezoelectric
★ absorbers
★ impact

論文目次

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
符號說明 xi
第一章續論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 內容架構 3
第二章壓電材料理論 5
2-1 壓電現象 5
2-2 壓電材料種類 6
2-3 壓電材料方程式 7
第三章複合系統運動方程式 9
3-1 基本假設 9
3-2 漢米爾頓原理 10
3-3 壓電材料所產生之電場與電壓 13
3-4 系統運動方程式 14
3-5 系統運動方程式之離散化 15
第四章吸振器之吸振電路方程式 19
4-1 標準式被動吸振器 19
4-1-1 標準式被動吸振器之吸振電路形式 19
4-2 標準式被動吸振器與懸臂樑系統結合之近似求解 21
4-2-1 穩態(Harmonic)近似求解 22
4-2-2 以數值方法求解常微分方程組之近似求解 22
4-3 壓電式碰撞吸振器 24
4-3-1 壓電式碰撞吸振器之吸振電路形式 24
4-3-2 壓電式碰撞吸振器與懸臂樑系統結合之近似求解 26
第五章複合懸臂樑系統之數值結果與分析 29
5-1 系統參數設定 29
5-2 標準式被動吸振器 29
5-2-1 壓電片的貼附位置與複合系統自然頻率 30
5-2-2 系統阻尼比選擇 31
5-3 壓電式碰撞吸振器之數值結果與分析 31
5-3-1 改變直流電源電壓參數 32
5-3-2 改變電阻參數 33
5-3-3 改變電感參數 34
5-3-4 調整吸振頻率 35
5-4 吸振器減振機制 35
5-4-1 標準式被動吸振器之減振機制 36
5-4-2 壓電式碰撞吸振器在不同下的系統能量及電流 36
5-4-3 壓電式碰撞吸振器在不同下的減振機制 38
5-5 其他形式之壓電式碰撞吸振器 38
第六章結論與未來建議 40
6-1 結論整理 40
6-2 未來建議 41
參考文獻 43

參考文獻

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指導教授

黃以玫(Yii-Mei Huang)

審核日期

2011-8-10

推文