复合材料梁及钢框架压电-SMA主动控制分析的开题报告

复合材料梁及钢框架压电-SMA主动控制分析的开题报告一、研究背景及意义复合材料梁及钢框架结构在工程领域得到广泛应用，然而其结构受到外界的变化，如风、地震等因素的影响，造成结构的振动及应力变化，进而影响结构的安全性和使用寿命，因此需要进行主动控制。压电材料和形状记忆合金(SMA)作为一种新型的智能材料，被广泛应用于结构的主动控制领域。压电材料具有压电效应和逆压电效应，能够将机械能转化为电能或者将电能转化为机械能。而SMA具有形状记忆和超弹性等特点，在受到外界温度、应力变化时能够发生形变。因此，通过压电-SMA主动控制技术，可以在结构受到外界变化时，通过对压电-SMA材料输入电磁场或者电流，来产生弯曲或者拉伸应力，进而产生相应的形变，从而实现结构的主动控制。二、研究目的及内容本文旨在探究复合材料梁及钢框架结构的压电-SMA主动控制技术，并对该技术的应用效果进行分析和研究。具体内容包括：1.建立复合材料梁及钢框架结构的数学模型，并通过有限元方法仿真该结构的振动及应力变化情况。2.研究压电-SMA材料在不同温度、应力下的形变规律，并建立压电-SMA材料的数学模型。3.基于压电-SMA材料的特点，设计压电-SMA主动控制系统，并分析该系统的控制效果。4.通过数值仿真和实验验证的方法，分析压电-SMA主动控制技术对复合材料梁及钢框架结构振动及应力的控制效果。5.总结压电-SMA主动控制技术在结构控制领域的应用效果，并对其未来发展进行展望。三、研究方法及流程1.建立复合材料梁及钢框架结构的数学模型，并通过有限元方法仿真该结构的振动及应力变化情况。2.研究压电-SMA材料在不同温度、应力下的形变规律，并建立压电-SMA材料的数学模型。3.基于压电-SMA材料的特点，设计压电-SMA主动控制系统，并进行模拟实验，分析该系统的控制效果。4.通过数值仿真和实验验证的方法，分析压电-SMA主动控制技术对复合材料梁及钢框架结构振动及应力的控制效果。5.总结压电-SMA主动控制技术在结构控制领域的应用效果，并对其未来发展进行展望。四、预期成果及创新点1.对复合材料梁及钢框架结构的压电-SMA主动控制技术进行系统研究，探究其在结构控制领域的应用效果。2.利用有限元法建立复合材料梁及钢框架的数学模型，分析其运动学、动力学特性，并与实验结果进行比较。3.研究压电-SMA材料的形变规律，建立压电-SMA材料的数学模型，并探究其在结构控制中的应用。4.通过设计压电-SMA主动控制系统，并对该系统的控制效果进行模拟实验，验证该技术的效果。5.通过数值仿真和实验验证的方法，分析压电-SMA主动控制技术对复合材料梁及钢框架结构振动及应力的控制效果，并对改进该技术提出创新点。六、研究的难点及解决方案1.建立复合材料梁及钢框架结构的数学模型，并通过有限元方法仿真该结构的振动及应力变化情况。难点：复合材料梁及钢框架的结构复杂，其耦合效应及动态特性难以分析，并需要考虑结构不同部位的受力情况。解决方案：利用有限元法建立精确的数学模型，并进行动态仿真实验，进而探究结构的动态特性。2.研究压电-SMA材料的形变规律，并建立压电-SMA材料的数学模型。难点：压电-SMA材料的形变规律受温度、应力等因素的影响，并需要考虑各种因素之间的复杂关系。解决方案：根据压电-SMA材料的基础数学模型，采用数值分析方法，探究各种因素之间的关系，并建立精确的数学模型。3.设计压电-SMA主动控制系统，并进行模拟实验，分析该系统的控制效果。难点：压电-SMA主动控制系统需要考虑控制算法、控制器和执行器的设计等因素，且其实现过程涉及到多种复杂的物理过程。解决方案：采用模拟实验的方法，对压电-SMA主动控制系统进行模拟，并综合考虑控制算法、控制器和执行器的设计。4.检验压电-SMA主动控制技术对复合材料梁及钢框架结构振动及应力的控制效果。难点：压电-SMA主动控制技