PLZT光致伸缩层合结构非接触形状控制研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenhuiww060606
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随着航空航天、精密控制与测量以及精密仪器等研究领域的发展,人们对结构的形状精度要求也越来越高,诸如在轨航天器、大型空间天线、太空望远镜以及精敏光学仪器等对结构形状的灵敏度要求甚至达到了纳米级。在这样严格的结构形状精度要求下,结构设计过程中如何对形状进行控制成了需要重点考虑的问题。被动的提高结构刚度、强度、精度等要求在现行的分析、设计条件下显然是无法满足的,结构的工作环境中也有许多未知因素随时都可能对结构的工作状态进行影响,甚至有可能使得结构的功能失效。而将基于PLZT材料的光致伸缩驱动器层合在结构的表面,能很好地解决非接触最优形状控制的问题。   梁、板结构作为航空、航天工程以及控制系统中的主要工作元件,在工作环境中,要承受机械荷载、冲击荷载、温度荷载、电磁干扰等各种负面影响,结构的微小变形就会导致很大的性能改变。因此,本文以光电层合梁、板结构非接触形状控制问题为研究对象,阐述了PLZT光致伸缩驱动器的工作机理,建立了光-电-力-热多场耦合情况下的光电有限元模型,通过引入加强假定应变模式和假定自然应变法改善了单元的性能。在此基础上,以光致伸缩驱动器所受到的光强大小为设计变量,以光电层合梁、板结构的期望形状与控制形状的差值函数为目标函数,应用有限元法和遗传算法建立了求解基于PLZT光致伸缩驱动器层合梁、板结构非接触形状控制问题的一般方法。数值模拟的结果验证了该方法的正确、有效性,表明该方法能够很好地实现光电层合结构的非接触形状控制。
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