Application of piezoelectric elements to semi--adaptive dynamic eliminator of torsional vibration

• Autorzy: Przybyłowicz P.M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper is concerned with the problem of vibration damping in a torsional system by application of dynamic eliminator equipped with piezoelectric elements. Piezoelectric elements are capable of changing their overall dimensions when exposed to external electric field. If shaped in the form of rings and placed side by side they create a cyrindrical shell the radius of which can be controlled by a voltage signal according to the converse longitudinal piezoelectric effect. The dynamic vibration eliminator with such a piezoelectric cylinder mounted in the space filled up with a viscous medium coaxially to the internal cylinrical surface grinded inside of the eliminator housing can adjust its damping coefficient by changing dimensions of the oil gap by applying the voltage to the piezoelectric elements. This property enables the eliminator to adapt its damping to variable excitation frequency so that the optimum damping constant can be obtained. This prospects the vibrating system from, what is characteristic for typical dynamic eliminators, disadvantageous growth of the vibration amplitude outside of the resonant zones.

PL

Praca poświęcona jest problemowi tłumienia drgań w układzie torsyjnym, gdzie zastosowano eliminator drgań z elementami piezoelektrycznymi. Elementy piezoelektryczne zmieniają swoje wymiary, jeżeli poddane zostaną działaniu zewnętrznego pola elektrycznego. Jeżeli elementy takie ukształtować w formie pierścieni ułożonych jeden obok drugiego stworzą one powłokę walcową, której promień można zmieniać w zależności od przyłożonego napięcia, zgodnie z tzw. odwrotnym wzdłużnym efektem piezoelektrycznym. Dynamiczny eliminator drgań posiadający taki cylindryczny element wykonany z piezoelektryka zamocowany współosiowo z cylindryczną powierzchnią obrobioną w obudowie eliminatora w przestrzeni wypełnionej lepkim czynnikiem może dopasowywać swój współczynnik tłumienia poprzez zmianę wymiarów szczeliny olejowej po przyłożeniu napięcia. Ta właściwość pozwala dostosować tłumienie eliminatora do zmieniającej się częstości wymuszenia w badanym układzie tak, aby tłumienie miało wartość optymalną. W ten sposób w danym układzie zapobiega się przed wzrostem amplitudy drgań poza obszarem rezonansu, charakterystycznym dla typowych dynamicznych eliminatorów drgań.

Słowa kluczowe

EN

piezoelectricity; torsional vibration; dynamic eliminator

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 2
• Strony: 319--334
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., wykr., tab.

Twórcy

autor

Przybyłowicz P.M.

• Institute of Machine Design Fundamentals, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• 1. BAILEY T., HUBBARD J.E., JR., 1985, Distributed Piezoelectric-Polymer Active Vibration Control of a Cantilever Beam, American Institute of Aeronauticsand Astronautics, Journal of Guidance, Control and Dynamics, 8, 605-611.
• 2. CHIA-CHI SUNG, VASUNDARA V. VARADAN, XIAO-QI BAO, VI JAY K. VARA-DAN, 1994, Active Torsional Vibration Control Experiments Using Shear-Type Piezoceramic Sensors and Actuators, Journal of Intelligent Material Structures ans Systems, 5, 3, 436-442.
• 3. CRAWLEY E.F., ANDERSON E.H., 1990, Detailed Models of Piezoceramic Actuation of Beams, Journal of Intelligent Material Structures and Systems, 1,1, 4-25.
• 4. CRAWLEY E.F., DE LUIS J., 1987, Use of Piezoelectric Actuators as Elements of Intelligent Structures, American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 25, 1373-1385.
• 5. DAMJANOVIC D., NEWNHAM R.E., 1992, Electrostrictive and Piezoelectric Materials for Actuator Applications, Journal of Intelligent Material Structures and Systems, 3, 4, 190-208.
• 6. KIM S.C., SONTI V.R., JONES J.D., 1993, Equivalent Forces and Wavenum-bers Spectra of Shaped Piezoelectric Actuators, Proceedings of the 2nd Conference on Recent Advances in Active Control of Sound and Vibration, Edit. R.A. Burdisso, Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg, 28-30 April 1993, Technomic Publishing Co., Inc., Lancaster Basel, 216-227.
• 7. MENG-KAO YEH, CHIH-YUAN CHIN, 1994, Dynamic Response of Circular Shaft with Piezoelectric Sensor, Journal of Intelligent Material Structures and Systems, 5, 11, 833-840.
• 8. VAN NIEKERK J.L, TONGUE B.H., PACKARD A.K., 1995, Active Control of a Circular Plate to Reduce Transient Noise Transmission, Journal of Sound and Vibration, 183, 4, 643-662.
• 9. NYE, J.F., Physical Properties of Crystals, Oxford: Clarendon 1985.
• 10. PlETRZAKOWSKl M., 1993, Active Vibration Control of One-Dimensional Piezoelectric Laminates, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 31, 3, 637-655.
• 11. PIETRZAKOWSKI M., 1997, Dynamic Model of Beam-Piezoelectric Actuator Coupling for Active Vibration Control, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 35, 1, 3-20.
• 12. PRZYBYŁOWICZ P.M., 1995, Torsional Vibration Control by Active Piezoelectric System, Journal of Applied and Theoretical Mechanics, 33, 4, 809-823.
• 13. RAO S.S., 1990, Mechanical Vibrations, Addison-Wesley Publishing Company.
• 14. TYLIKOWSKI A., 1993, Dynamics of Laminated Beams with Active Fibers, Proceedings of the 3rd Polish-German Workshop on Dynamical Problems in Mechanical Systems, Edit. R. Bogacz and K. Popp, 67-78.
• 15. TYLIKOWSKI A., 1993, Stabilization of Beam Parametric Vibrations, Journal of the Theoretical and Applied Mechanics, 31, 3, 657-670.
• 16. TYLIKOWSKI A., 1997, Active Flutter Suppressionof a Panel Using a Distributed Control, Fortschritt Berichte VDI, Reihe 11: Schwingungstechnik, Nr. 244, 225-234.
• 17. TYLIKOWSKI A., 1997, The response of a Rotating Disc to Excitation by a Piezoelectric Actuator, Abstracts of the 3rd EU ROM ECH Solid Mechanics Conference, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, August 18-22, 1997, 317.
• 18. TZOU H. S., 1991, Distributed Piezoelectric Neurons and Muscles for Shell Continua, The 1991 ASME Design Technical Conferences - 13th Biennial Conference on Mechanical Vibration and Noise, Structural Vibration and Acoustics, DE-Vol. 34, 1-6.