一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构制造技术

本发明专利技术提供了一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，包括阻尼基板、约束板及主动阻尼减振控制装置，所述约束板设置在阻尼基板的一面，阻尼基板的另一面开设有若干个预留槽，预留槽内安装有压电陶瓷片，主动阻尼减振控制装置与压电陶瓷片相连，主动阻尼减振控制装置包括主动控制系统、信号发生器及电压放大器，主动控制系统与信号发生器的输入端相连，信号发生器的输出端与电压放大器的输入端相连，电压放大器的输出端与若干个阻尼减振支路相连，该结构简单、应用方便、可实现较宽频带内的减振效果。的减振效果。的减振效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构


[0001]本专利技术涉及智能减振
，具体涉及一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构。

技术介绍

[0002]振动控制作为振动工程领域一个重要的分支，可分为被动和主动控制。被动控制的特点是不需要外界能源，结构简单，许多场合下减振效果和可靠性较好。橡胶阻尼材料是常用的被动材料，可以在相当大的范围内调整其成分及结构，使其在特定温度和频率下具有所需的弹性模量和损耗因子，实现较好的减振性能。无论是橡胶阻尼材料还是其它减隔振元器件都无法有效的降低低频振动。随着人们对振动环境、产品与结构振动特性要求越来越高，被动控制已经难以满足要求。
[0003]主动控制具有适应性较强，控制效果好等优点，具有较强的环境适应能力和抑制低频振动以及随机振动的能力，弥补了被动控制的不足，目前得到了广泛的研究。在对被控结构的振动进行控制的过程中，控制器根据粘贴于结构上的传感器测出的结构的振动信号，通过一定的振动主动控制算法对采集的信号进行实时计算，输出控制信号驱动作动器对控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。主动振动控制最大的问题是当被控对象的振动频率较高时，振动信号周期短，对控制速度要求高，由于控制系统存在一定的延时，无法及时给出反馈信号，很难实现高频振动控制。
[0004]近年来，一些学者又提出一种新的主动控制方法，即主动约束层阻尼减振。该方法的减振机理为：将传统约束阻尼材料的约束层材料钢、硬铝等材料替换为压电陶瓷片、压电纤维复合材料等压电材料。利用压电材料具备的力
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电和电
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力转换特点，通过主动控制系统控制压电材料的拉压状态，进而调节阻尼层材料的剪切和拉伸变形，从而提高结构振动能量耗散值，实现宽频带内的减振效果。主动约束层阻尼材料存在几个问题：1）主动约束层材料作动力有限，无法有效地调整被动阻尼的变形。2）主动约束层材料脆性大，强度小，很难制作出大尺寸样品，无法实现大规模应用。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，该结构简单、应用方便、可实现较宽频带内的减振效果。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，包括阻尼基板、约束板及主动阻尼减振控制装置，所述约束板设置在阻尼基板的一面，阻尼基板的另一面开设有若干个预留槽，预留槽内安装有压电陶瓷片，主动阻尼减振控制装置与压电陶瓷片相连。
[0007]进一步的，主动阻尼减振控制装置包括主动控制系统、信号发生器及电压放大器，主动控制系统与信号发生器的输入端相连，信号发生器的输出端与电压放大器的输入端相连，电压放大器的输出端与若干个阻尼减振支路相连。
[0008]进一步的，若干个阻尼减振支路相互并联的与电压放大器的输出端相连。
[0009]进一步的，每一个阻尼减振支路是由若干个压电陶瓷片依次串联组成。
[0010]进一步的，若干个预留槽均匀分布在阻尼基板上。
[0011]进一步的，预留槽的个数为9个。
[0012]进一步的，阻尼基板为橡胶阻尼板。
[0013]本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，以橡胶阻尼板为基体，在其一面嵌入压电材料，另一面粘贴薄钢板作为被动约束层，嵌有压电材料的一面粘贴在被控对象表面，主动减振和被动减振形式上合二为一，机理上互不干扰，可实现在较宽频带内的减振效果。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的阻尼基板和约束板的连接结构示意图；图3是本专利技术的阻尼基板的结构示意图；图4是本专利技术的约束板的结构示意图；图中标记：1、约束板，2、阻尼基板，3、预留槽，301、压电陶瓷片，4、电压放大器，5、信号发生器，6、主动控制系统。
具体实施方式
[0015]结合附图对本专利技术实施例加以详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0016]根据附图可知，一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，包括阻尼基板2、约束板1及主动阻尼减振控制装置，阻尼基板2为橡胶阻尼板, 约束板1可以采用钢板，所述约束板1设置在阻尼基板2的一面，阻尼基板2的另一面开设有若干个预留槽3，预留槽3内安装有压电陶瓷片301，主动阻尼减振控制装置与压电陶瓷片301相连；预留槽3的个数为9个，预留槽3阵列排布在阻尼基板2上；本专利以橡胶阻尼板为阻尼基板2，在其一面嵌入压电材料
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压电陶瓷片301，另一面粘贴薄钢板作为被动约束层
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约束板1，嵌有压电材料的一面粘贴在被控对象表面，主动减振和被动减振形式上合二为一，机理上互不干扰，同时在可实现在较宽频带内的减振效果。
[0017]主动阻尼减振控制装置包括主动控制系统6、信号发生器5及电压放大器4，主动控制系统6与信号发生器5的输入端相连，信号发生器5的输出端与电压放大器4的输入端相连，电压放大器4的输出端与若干个阻尼减振支路相连。若干个阻尼减振支路相互并联且分别与电压放大器4的输出端相连，每一个阻尼减振支路是由若干个压电陶瓷片301依次串联组成。当9个预留槽3内有均设置有压电陶瓷片301时，9个预留槽3以3行3列的形式分布在阻尼基板2上，同一行上的3个压电陶瓷片301 组成一个阻尼减振支路，与电压放大器4的输出端相连。
[0018]实施例1本专利技术涉及一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，下面结合附图对本专利技术
的技术方案做详细描述：1）作为橡胶阻尼板的阻尼基板选择氯丁橡胶阻尼材料或丁腈橡胶阻尼材料，厚度在5mm~20mm之间，材料尺寸为300mm
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300mm，用于嵌入压电陶瓷片预留槽尺寸为20mm
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50mm，深度为1mm。橡胶阻尼板在模压成型时，预留出放置压电陶瓷片的长方形槽。预留槽的数量为9个，在阻尼材料板表面均匀分布，压电陶瓷片选用锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷片，陶瓷片宽度为10mm~20mm，长度为30mm~50mm，厚度为1mm；通过粘接将压电材料粘接在预留槽内，粘接胶粘剂选用环氧类胶粘剂；作为被动约束层的约束板1选择不锈钢板，厚度在0.3mm~1mm。橡胶阻尼板与锈钢板粘接选用环氧类胶粘剂。
[0019]2）在进行减振处理之前，需要对被控对象1Hz~10kHz的振动特点进行评估和测量，获得被控对象的应力应变云图和模态分布特征。根据1Hz~100Hz的分析结果，将本专利制备出的主被动阻尼减振结构粘贴在应力最大位置附近，粘贴完成后，主动控制系统6控制信号发生器5发出与振动信号频率相同信号，然后通过电压放大器4驱动压电陶瓷片发生振动，同时监测被测对象的振动情况，根据振动情况结合的PID/模糊控制算法，调节信号发生器5所发出信号的幅值和相位。直至获得最优振动效果。
[0020]3）阻尼基板2上有9个预留槽，但是为避免多通道之间的耦合以及增加控制难度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，其特征在于：包括阻尼基板、约束板及主动阻尼减振控制装置，所述约束板设置在阻尼基板的一面，阻尼基板的另一面开设有若干个预留槽，预留槽内安装有压电陶瓷片，主动阻尼减振控制装置与压电陶瓷片相连。2.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷片的主被动阻尼减振结构，其特征在于：主动阻尼减振控制装置包括主动控制系统、信号发生器及电压放大器，主动控制系统与信号发生器的输入端相连，信号发生器的输出端与电压放大器的输入端相连，电压放大器的输出端与若干个阻尼减振支路相连。3.根据权利要求2所述的一种基于压电陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊宁波，胡昌飞，韦璇，崔健，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：