Пассивное Гашение Изгибных Колебаний Балки Вблизи Ее Резонансных Частот С Использованием Пьезоэффекта

Abstract

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); г. Москва, Россия АННОТАЦИЯ Введение. Предложен принципиально новый способ пассивного гашения колебаний конструкции в окрестности ее резонансных частот. Способ основан на использовании пьезоэффекта. С этой целью к конструкции добавлены пьезоэлектрические элементы, которые служат преобразователями энергии (механической энергии в электрическую энергию и наоборот). Материалы и методы. Пьезоэлектрические элементы представляют собой предварительно поляризованную пьезокерамику с электродами. Для пассивного гашения вибраций используются два различных вида электрических условий на электродах: электроды короткозамкнуты и электроды разомкнуты. Изменяя электрические условия на электродах, изменяется краевая задача. Спектр собственных частот краевой задачи для конструкции с короткозамкнутыми электродами отличается от спектра собственных частот краевой задачи для той же конструкции с разомкнутыми электродами. Идея метода заключается в следующем: пусть частота колебаний конструкции с короткозамкнутыми электродами приближается к ее резонансной частоте. Разомкнем электроды, тем самым изменим спектр собственных частот конструкции. Частота колебаний, которая является резонансной частотой для конструкции с короткозамкнутыми электродами, для конструкции с разомкнутыми электродами не будет резонансной. В результате изменения электрических условий амплитуды искомых величин (прогиба, изгибающего момента, перерезывающего усилия и т.д.) существенно уменьшатся. С целью оценки эффективности пассивного гашения вибрации предложена простая формула. Результаты. Для балки, совершающей вынужденные изгибные колебания в окрестности ее резонансной частоты, по предложенному способу пассивного гашения вибраций выполнены расчеты, получены таблицы эффективности гашения вибрации в окрестности резонансных частот и построены графики. Исследована возможность повышения эффективности гашения колебаний за счет выбора направления предварительной поляризации пьезоэлектрического материала, расположения электродов и их количества. Выводы. Результаты исследований пассивного гашения колебаний вблизи резонансных частот с помощью пьезоэффекта подтвердили простоту и надежность предлагаемого метода.