Speaker
Description
Данная работа посвящена оптимизации демпфирующих характеристик конструкции путем дополнения ее элементами, реализующими различные механизмы диссипации энергии колебаний. С этой целью рассматривается электро-вязкоупругая система, представляющая собой трехкомпонентное кусочно-однородное тело, состоящее из упругих, вязкоупругих и из электроупругих (пьезоэлектрических) элементов, к электродированным поверхностям которых присоединяются резистивные (R-) или резонансные (RL-) электрические цепи.
Целью исследования является установление характера зависимости динамических характеристик системы от параметров, определяющих ее геометрическую конфигурацию (размеры и расположение элементов, формирующих систему, по отношению друг к другу) и от параметров внешних электрических цепей. Оценивается влияние этих параметров на значения собственных частот колебаний, коэффициентов демпфирования, а также на значение коэффициента электромеханической связи, характеризующего количество механической энергии колебаний, преобразованной в электрическую, в дальнейшем рассеиваемую в шунтирующих пьезоэлемент электрических цепях. Исследование проводится численно, на основе решения задачи о собственных колебаниях на примере пространственной конструкции в виде полуцилиндрической оболочки, к поверхности которой присоединены вязкоупругий и/или шунтированный пьезоэлектрический элемент.
Рассмотрены все возможные варианты взаимного расположения составляющих электро-вязкоупругой системы, две схемы увеличения размеров вязкоупругого и пьезоэлектрического элементов, отличающихся начальным их расположением и различным положением при неполном покрытии поверхности оболочки. Расчеты проведены для двухкомпонентных (вязкоупругой и электроупругой) и трехкомпонентной (электро-вязкоупругой) систем.
Найдены варианты компоновки конструкции, которые могут обеспечить наилучшие демпфирующие свойства в некотором диапазоне частот за счет либо предпочтительной работы механизма внутреннего трения, либо преобразования энергии пьезоэлементом, или же за счет задействования обоих механизмов диссипации энергии. Продемонстрировано, в каких случаях использование и вязкоупругого, и шунтированного электрическими цепями пьезоэлектрического элементов оправданно для повышения диссипативных свойств рассматриваемой системы, а в каких – не целесообразно.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края (проект № 19-41-590007 р_а).
