基于压电材料的非线性能量阱装置的动力学行为研究

项目名称： 基于压电材料的非线性能量阱装置的动力学行为研究

项目编号： No.51405460

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 周标

作者单位： 南京航空航天大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目拟对包含基于压电材料的非线性能量阱装置的机电耦合系统的动力学特性开展研究。该非线性能量阱装置由一种强非线性压电分支电路实现。强非线性特性可通过在传统的谐振分支电路中引入负电容和非线性电容获得。 本项目以耦合于非线性压电能量阱装置的单自由度线性振动结构为应用对象，研究此类非线性机电耦合系统的动力学建模及特有的非线性定向能量转移现象。研究表明，当线性振动系统承受高于某一能量阈值的冲击载荷时，将触发非线性定向能量转移现象：进入线性系统的冲击能量不可逆转地向非线性子系统传输并耗散。非线性压电能量阱装置以其能引发系统能量再分布现象并迅速耗散外部能量的特性，或成为一种极具潜力的新型振动抑制方案。 本项目拟首先考察非线性耦合系统的模态结构与模态能量之间的关系，从非线性模态理论的角度来探索非线性定向能量转移的触发机制。其次，该系统在周期激励下的响应特性也是本项目的重要研究内容。最后，本项目拟对压电能量阱装置进行试验验证,并归纳总结非线性压电分支电路的设计准则,以寻求其最优性能。综上所述，本项目期望能为基于新型压电能量阱装置的振动抑制方案提供理论实验支持，并推动非线性能量阱理论的发展。

中文关键词： 非线性能量阱；压电分支电路；机电耦合系统；定向能量转移；模态局部化

英文摘要： An essentially nonlinear piezoelectric shunt circuit is proposed for the practical realization of nonlinear energy sink (NES).This study focuses on the global dynamic behavior of such a piezoelectric-based NES coupled with a single degree-of-freedom linea

英文关键词： nonlinear energy sink；piezoelectric shunt circuit；coupled piezoelectric-mechanical system；targeted energy transfer；mode localization