高速旋转柔性梁的振动控制及动力学仿真

Due to the wide utilization of rotating beam in helicopter turbines, the dynamic characteristics and stability of plate and beam rotating at high speeds have become important research topics. This project maily present a simulation of active vibration control of a rotating laminated beam embedded with actuators of a giant magnetostrictive material. The nonlinear control model is introduced based on nagetive velocity feedback control law and nonlinear magnetostrictive constitutive model. The vibration can be surpressed effectively when the bias magnetic fields and pre-stresses are located in both the linear and nonlinear zones of the constitutive relations.

旋转机械广泛应用于工业、工程中，其中一种典型的旋转结构便是旋转悬臂梁，如直升机螺旋桨、涡轮发动机叶片等。本项目拟开展柔性梁在高速旋转状态下的振动控制及相关动力学特性的数值仿真。振动主动控制是一种有效的振动抑制手段，特别是随着新型制动材料的产生，使得主动控制的优势较大程度的提高。其中，磁致伸缩材料作为以磁场驱动产生制动力可作为一种有效抑制振动的制动器。目前，对于磁致伸缩材料非线性本构的研究已有进一步进展，而在振动控制控制方面还鲜有报道。应用磁致伸缩材料作为制动材料，采用最新的非线性本构关系对高速旋转梁进行主动控制能够在更大范围应对结构的外加振动扰动，本项目旨在对这种主动控制的有效性及实际应用可行性研究。

旋转圆板、旋转梁等结构在高速旋转状态下的动力稳定性及减振性能备受关注。我们对于粘弹性夹芯层合圆板的空气弹性动力学问题及超磁致伸缩旋转层合梁的振动主动控制等方面进行研究，并取得了一些特色研究成果和进展，主要包括：建立了含有粘弹性夹芯的旋转夹层圆板的空气弹性动力学问题的控制方程以及相应的边界条件，揭示了粘弹性材料对旋转圆板抗振能力和动力稳定提升的影响规律；建立了一套旋转梁振动主动控制系统，利用超磁致伸缩优异的材料性能，达到减振的目的，并考虑了振动控制系统中不可避免的时滞对于振动控制效果的影响规律。