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

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Title:	壓電式碰撞吸振器之減振機制;Analysis of Piezoelectric Impact Absorbers
Authors:	許校瑋;Siao-wei Syu
Contributors:	機械工程研究所
Keywords:	碰撞;吸振器;壓電;piezoelectric;absorbers;impact
Date:	2011-08-10
Issue Date:	2012-01-05 12:33:38 (UTC+8)
Abstract:	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。 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.
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