王 鹏, 孙志礼, 吴 楠, 骆海涛

(1. 东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819; 2. 曼尼托巴大学 工程系, 加拿大 温尼伯 R3T2N2; 3. 中国科学院 沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳 110016)

大多数具有滑动表面的机械系统,如制动系统、离合器、位置控制系统等,都会发生摩擦诱发振动.近年来,摩擦作用下的结构振动特性,包括动静摩擦的转换[1-2]、系统稳定性分析[3]、摩擦下的能量采集[4-6]和主动振动控制[7]受到了研究者的关注.

执行器是近年来在工程上广泛应用的一种机构,根据驱动原理,精密执行器的类型包括电致伸缩、磁致伸缩、人工肌肉执行器、形状记忆合金、光致伸缩和机械力化学执行器[8].执行器有以下几个优点[9]:可以产生非常精细的位移,通常在纳米范围内;具有快速的频率响应,能够以非常高的频率工作;具有较大的刚度;压电驱动在接合时消耗的功率非常小.基于以上优点,执行器的主要应用之一是和压电材料一起用作主动振动控制.其中摩擦力作用下压电执行器的主动控制具有重要意义[7,10-11].振动特性分析是压电应用的前提,摩擦工况下的静态和振动控制都需要了解压电摩擦诱发振动的响应,从而提供所需要的振动控制信号.摩擦力是一种实时变化的动态力,所以很难得到摩擦力作用下的结构振动响应的解析解.据作者所知,还没有对摩擦力作用下的压电执行器的振动特性和参数分析的研究.

鉴于以上分析,本文采用迭代法计算和分析压电……