低温环境下压电叠堆隔热加热方案设计与分析

TB381; 在低温风洞试验中,通常采用压电叠堆实现悬臂支杆的振动控制.然而,随着温度的降低,压电叠堆的最大自由位移和最大输出力将显著降低.本文提出了一种方便有效的压电堆加热结构方案,当环境温度下降时,该结构可以使压电堆在工作温度下工作.首先,采用聚酰亚胺加热膜包裹压电叠堆,然后在外部用气凝胶材料包裹以实现隔热目的.压电叠堆的两端与有效载荷结构直接接触.接着,对压电叠堆的热传导问题进行了一维和二维理论分析.最后,采用有限元方法验证了理论分析的结果.有限元计算结果与二维理论结果具有良好的一致性,仅观察到0.91 K的微小偏差,显示了本方案在低温下保护压电叠堆的潜力....

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Published in南京航空航天大学学报（英文版） Vol. 39; no. 2; pp. 239 - 249
Main Authors 张磊, 肖艳, 姜永平, 陈明绚, 沈星
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京 210016,中国%上海卫星工程研究所,上海200240,中国%中国飞机强度研究所,西安 710065,中国%南京晨光集团有限责任公司,南京 210006,中国 2022
Subjects
one-dimensional heat conduction
二维热传导
piezoelectric stack actuator
一维热传导
heating structure
低温环境
加热结构
two-dimensional heat conduction
压电叠堆
cryogenic environment
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ISSN1005-1120

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Summary:TB381; 在低温风洞试验中,通常采用压电叠堆实现悬臂支杆的振动控制.然而,随着温度的降低,压电叠堆的最大自由位移和最大输出力将显著降低.本文提出了一种方便有效的压电堆加热结构方案,当环境温度下降时,该结构可以使压电堆在工作温度下工作.首先,采用聚酰亚胺加热膜包裹压电叠堆,然后在外部用气凝胶材料包裹以实现隔热目的.压电叠堆的两端与有效载荷结构直接接触.接着,对压电叠堆的热传导问题进行了一维和二维理论分析.最后,采用有限元方法验证了理论分析的结果.有限元计算结果与二维理论结果具有良好的一致性,仅观察到0.91 K的微小偏差,显示了本方案在低温下保护压电叠堆的潜力.
ISSN:1005-1120