CN114362590A - 一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法，风机叶片中空，其内设有矩形梁；矩形梁为两端开口的空心长方体，其棱边和风机叶片的内壁固连；矩形梁的两个侧壁均平行于风机叶片的风机叶轮旋转平面且关于风机叶片的风机叶轮旋转平面对称，且该两个侧壁的内壁上对称设有压电阵列。本发明采用被动控制方法，利用阵列式压电材料的正压电效应和逆压电效应，通过能量耗散以及自适应激励的双重抑振方式抑制叶片的振动。本发明可靠性高、工艺方便灵活、抑振效果好、自适应性强、应用前景广阔。

Description

一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法

技术领域

本发明涉及压电领域和机械振动控制领域，尤其涉及一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法。

背景技术

风能作为一种清洁无公害的可再生能源，有着极大的开发潜力，受到世界各国的重视。叶片是风能主要捕获部件，其承受的力学环境包括气动力、重力、离心力等，受力情况复杂。特别对于大型柔性风机叶片来说，不规则的受力振动会引起叶片的震颤，加剧叶片的疲劳损伤，若不能及时抑制，甚至会引发叶片的断裂，因此对风机叶片的减振研究具有重大价值。

振动控制技术主要分为三类：主动控制方法、半主动控制方法和被动控制方法。主动控制方法与半主动控制方法均需要外部电源以及复杂的控制电路，很难满足风机叶片减振技术的长寿命、高可靠性要求；而被动控制方法中，以调谐质量阻尼调节器为代表的传统被动振动控制技术也存在着结构复杂、难以应对多频率振动的问题。

本发明公开了一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制技术，利用阵列式压电材料的正压电效应和逆压电效应，并通过能量转化的方法抑制叶片的振动，包含能量转化和电能中和以及自适应激励的双重抑振方式。本发明可靠性高、工艺方便灵活、抑振效果好、自适应性强、应用前景广阔。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种风机叶片的压电振动控制结构，所述风机叶片中空，其内设有矩形梁；

所述矩形梁为两端开口的空心长方体，包含依次首尾垂直固连的第一至第四侧壁；所述矩形梁沿风机叶片长度方向延伸，其棱边和所述风机叶片的内壁固连；所述矩形梁的第一侧壁、第三侧壁均平行于风机叶片的风机叶轮旋转平面且关于风机叶片的风机叶轮旋转平面对称；

所述风机叶片根部的矩形梁内设有压电振动模块；

所述压电振动模块包含第一压电阵列和第二压电阵列；

所述第一压电阵列、第二压电阵列对称设置在所述第一侧壁、第三侧壁的内壁上，均包含m*n个形成长方形阵列的压电陶瓷片，m、n均为大于等于2的自然数，m为沿着风机叶片长度方向压电陶瓷片的个数；所述压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一侧壁上压电陶瓷片的极化方向相同，第三侧壁上压电陶瓷片的极化方向相同，且第一侧壁上压电陶瓷片的极化方向和第三侧壁上压电陶瓷片的极化方向相反；

令第一压电阵列、第二压电阵列中m为阵列的列数、n为阵列的排数，第一压电阵列第j列的n个压电陶瓷片和第二压电阵列第j列的n个压电陶瓷片串联，j为大于等于1小于等于m的自然数。

作为本发明一种风机叶片的压电振动控制结构进一步的优化方案，所述第一压电阵列、第二压电阵列的长度为风机叶片长度的1/4。

作为本发明一种风机叶片的压电振动控制结构进一步的优化方案，所述m取4，n取3。

作为本发明一种风机叶片的压电振动控制结构进一步的优化方案，所述第一压电阵列、第二压电阵列中的压电陶瓷片均通过导电胶粘贴在矩形梁的内壁上。

作为本发明一种风机叶片的压电振动控制结构进一步的优化方案，第一压电阵列第j列的n个压电陶瓷片和第二压电阵列第j列的n个压电陶瓷片通过柔性导线或者导电薄片串联。

作为本发明一种风机叶片的压电振动控制结构进一步的优化方案，所述第一压电阵列、第二压电阵列中的压电陶瓷片均采用压电材料PZT-5H。

本发明还公开了一种该风机叶片的压电振动控制结构的被动控制方法，包括如下步骤：

令第一压电阵列位于风机叶片的迎风面和第二压电阵列之间，第二压电阵列位于第一压电阵列和风机叶片的背风面之间，当风机叶片振动而向迎风面弯曲时：

步骤A.1），风机叶片处于稳定状态，叶根与叶尖没有产生相对位移；

步骤A.2），风机叶片受到风流的变化气动载荷，叶尖产生向迎风面的位移，使得风机叶片产生向迎风面弯曲的形变，而叶片的根部处于应变区域，位于矩形梁中的第一压电阵列受到压应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向伸长，发生正压电效应而产生与极化方向相反的电场，使得在第一压电阵列靠近迎风面的一面呈现正电荷、靠近背风面的一面呈现负电荷；位于矩形梁中的第二压电阵列受到拉应力，压电阵列单元因形变的泊松效应而沿着厚度方向缩短，发生正压电效应而产生与极化方向相同的电场，使得在第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现正电荷、靠近背风面的一面呈现负电荷；

第一压电阵列靠近背风面的一面和第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现相反的电荷，实现机械能到电能的转化，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通，使得能量耗散，减小振动位移；

电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励：由于叶片振动形变，第一压电阵列和第二压电阵列均产生了电场，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通使得压电陶瓷片在电场的激励下相继发生逆压电效应，通过逆压电效应产生的位移形变与叶片振动位移形变方向相反，相位相同，起到了减小振动位移的效果；

在能量耗散的过程中，由于振动的机械能耗散，振动位移减小；电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励，发生逆压电效应的过程中，由于压电陶瓷片产生的位移与振动位移方向相反且相位一致，从而振动位移减小；两个过程起到双重抑振的效果，使得振动位移减小，形变减小，***的等效刚度因形变量的减小而增大；

步骤A.3），风机叶片的叶尖继续向迎风面运动，形变量也随之增大，压电陶瓷片表面的电荷逐渐密集，所产生的电场强度也逐渐增大，能量耗散也越来越多，自适应激励方式产生的压电单元位移逐渐增大，振动减小量增大；

步骤A.4），当叶尖停止向迎风面运动，开始向背风面运动；

步骤A.5），风机叶片的叶尖向背风面运动，逐渐恢复到稳定位置，形变量逐渐减小，压电陶瓷片表面所产生的电荷密度减小，耗散的能量减少，自适应激励产生的压电形变减小；

步骤A.6），叶尖向背风面运动到与叶根水平位置，叶片恢复稳定状态，压电陶瓷片的变形量为零，正压电效应和逆压电效应停止，此时压电陶瓷片的表面呈现中性；

当风机叶片振动而向背风面弯曲时：

步骤B.1），风机叶片处于稳定状态，叶根与叶尖没有产生相对位移，处于水平位置；

步骤B.2），风机叶片受到风流的变化气动载荷，叶尖产生向背风面的位移，使得风机叶片产生向背风面弯曲的形变，而叶片的根部处于应变区域，位于矩形梁中的第一压电阵列受到拉应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向缩短，发生正压电效应而产生与极化方向相同的电场，使得在第一压电阵列的靠近迎风面的一面呈现负电荷、靠近背风面的一面呈现正电荷；位于矩形梁中的第二压电阵列受到压应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向伸长，发生正压电效应而产生与极化方向相反的电场，使得在第二压电阵列的靠近迎风面的一面呈现负电荷、靠近背风面的一面呈现正电荷；

第一压电阵列靠近背风面的一面和第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现相反的电荷，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通，使得能量耗散，减小振动位移；

电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励：由于第一压电阵列和第二压电阵列均产生了电场激励，发生了逆压电效应，通过逆压电效应产生的位移形变与叶片振动位移形变方向相反，相位相同，起到了减小振动位移的效果；

在能量耗散的过程中，由于振动的机械能耗散，振动位移减小；电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励，发生逆压电效应的过程中，由于压电材料产生的位移与振动位移方向相反且相位一致，从而振动位移减小；两个过程起到双重抑振的效果，使得振动位移减小，形变减小，***的等效刚度因形变量的减小而增大；

步骤B.3），风机叶片的叶尖继续向背风面运动，形变量也随之增大，压电陶瓷片表面的电荷逐渐密集，所产生的电场强度也逐渐增大，能量耗散也越来越多，自适应激励方式产生的压电单元位移逐渐增大，振动减小量增大；

步骤B.4），当叶尖停止向背风面运动，开始向迎风面运动；

步骤B.5），风机叶片的叶尖向迎风面运动，逐渐恢复到稳定位置，形变量逐渐减小，压电陶瓷片表面所产生的电荷密度减小，耗散的能量减少，自适应激励产生的压电形变减小；

步骤B.6），叶尖向迎风面运动到与叶根水平位置，叶片恢复稳定状态，压电陶瓷片的变形量为零，正压电效应和逆压电效应停止，此时压电陶瓷片的表面呈现中性。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明采用阵列式压电材料的分布方式，使得风机叶片的应变与压电陶瓷片的机电行为更好的融合，利用压电陶瓷片高精度、快响应、高效率等优势，使得本发明的结构效率更高、抑振效果更好；

2.本发明结构简单，电路简洁，采用被动抑振方式，使得本发明可靠性强、生产方便、装配容易。

3.本发明通过正压电效应的应用，使得机械能到电能的转化并实现电荷中和耗散电能，使得本发明电路简单、可靠性强、应用性广；

4.本发明通过自适应逆压电效应的应用，使得机械能转化的电能能够激发出压电陶瓷片的逆压电效应，通过其波形一致性的特点，使得压电陶瓷片的逆压电效应产生的的位移与叶片位移具有抵消的效果，从而具有能量耗散和自适应激励双重抑振效果。

附图说明

图1是本发明的纵截面剖视示意图；

图2是本发明中矩形梁和第一压电阵列、第二压电阵列相配合的结构示意图；

图3是本发明在风机叶片根部的横截面剖视示意图；

图4是本发明中第一压电阵列、第二压电阵列相配合的结构示意图；

图5是本发明中一阶模态下叶尖向迎风面弯曲的过程示意图；

图6是本发明中一阶模态下叶尖向背风面弯曲的过程示意图。

图中，1-风机叶片，2-矩形梁，3-第一压电阵列，4-第二压电阵列。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种风机叶片的压电振动控制结构，所述风机叶片中空，其内设有矩形梁；

所述矩形梁为两端开口的空心长方体，包含依次首尾垂直固连的第一至第四侧壁；所述矩形梁沿风机叶片长度方向延伸，其棱边和所述风机叶片的内壁固连；所述矩形梁的第一侧壁、第三侧壁均平行于风机叶片的风机叶轮旋转平面且关于风机叶片的风机叶轮旋转平面对称；

所述风机叶片根部的矩形梁内设有压电振动模块；

所述压电振动模块包含第一压电阵列和第二压电阵列；

如图2所示，所述第一压电阵列、第二压电阵列对称设置在所述第一侧壁、第三侧壁的内壁上，均包含m*n个形成长方形阵列的压电陶瓷片，m、n均为大于等于2的自然数，m为沿着风机叶片长度方向压电陶瓷片的个数；所述压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一侧壁上压电陶瓷片的极化方向相同，第三侧壁上压电陶瓷片的极化方向相同，且第一侧壁上压电陶瓷片的极化方向和第三侧壁上压电陶瓷片的极化方向相反；

令第一压电阵列、第二压电阵列中m为阵列的列数、n为阵列的排数，第一压电阵列第j列的n个压电陶瓷片和第二压电阵列第j列的n个压电陶瓷片串联，如图3、图4所示，j为大于等于1小于等于m的自然数。

所述第一压电阵列、第二压电阵列的长度优先为风机叶片长度的1/4；m优先取4，n优先取3。

所述第一压电阵列、第二压电阵列中的压电陶瓷片均通过导电胶粘贴在矩形梁的内壁上，第一压电阵列第j列的n个压电陶瓷片和第二压电阵列第j列的n个压电陶瓷片通过柔性导线或者导电薄片串联。柔性导线或者导电薄片的非连接部分做绝缘处理，防止短路等问题。

所述第一压电阵列、第二压电阵列中的压电陶瓷片优先采用压电材料PZT-5H。

风机叶片的压电振动控制结构通过阵列式压电材料的结合赋予叶片新型复合材料形式，首先利用压电材料的正压电效应俘获叶片风致振动的机械能而转化为电能，并通过电荷中和的方式耗散电能；其次，经过电荷中和剩余的电能作为激励源，引起电路串联结构的压电材料通过逆压电效应进而产生形变，压电材料所产生的形变与风致振动的形变相位差为零，方向相反，使得振动位移达到减小的效果，从而起到能量耗散以及自适应激励的双重抑振。

风机往往位于风力较大的地区，风机叶片大部分时间都是处于变化的气动载荷条件，导致风机叶片发生振动，而低阶振动模态因叶片固有频率低而最易被激发，严重影响着风力发电效率，甚至容易引发安全问题。

风机叶片的低阶振动模态最易被激发，其振动的最大形变处于叶根位置，振动呈周期型。

令第一压电阵列位于风机叶片的迎风面和第二压电阵列之间，第二压电阵列位于第一压电阵列和风机叶片的背风面之间，如图5所示，当风机叶片振动而向迎风面弯曲时：

步骤A.1），风机叶片处于稳定状态，叶根与叶尖没有产生相对位移；

步骤A.2），风机叶片受到风流的变化气动载荷，叶尖产生向迎风面的位移，使得风机叶片产生向迎风面弯曲的形变，而叶片的根部处于应变区域，位于矩形梁中的第一压电阵列受到压应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向伸长，发生正压电效应而产生与极化方向相反的电场，使得在第一压电阵列靠近迎风面的一面呈现正电荷、靠近背风面的一面呈现负电荷；位于矩形梁中的第二压电阵列受到拉应力，压电阵列单元因形变的泊松效应而沿着厚度方向缩短，发生正压电效应而产生与极化方向相同的电场，使得在第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现正电荷、靠近背风面的一面呈现负电荷；

第一压电阵列靠近背风面的一面和第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现相反的电荷，实现机械能到电能的转化，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通，使得能量耗散，减小振动位移；

电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励：由于叶片振动形变，第一压电阵列和第二压电阵列均产生了电场，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通使得压电陶瓷片在电场的激励下相继发生逆压电效应，通过逆压电效应产生的位移形变与叶片振动位移形变方向相反，相位相同，起到了减小振动位移的效果；

在能量耗散的过程中，由于振动的机械能耗散，振动位移减小；电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励，发生逆压电效应的过程中，由于压电陶瓷片产生的位移与振动位移方向相反且相位一致，从而振动位移减小；两个过程起到双重抑振的效果，使得振动位移减小，形变减小，***的等效刚度（载荷与形变量的比值）因形变量的减小而增大；

步骤A.3），风机叶片的叶尖继续向迎风面运动，形变量也随之增大，压电陶瓷片表面的电荷逐渐密集，所产生的电场强度也逐渐增大，能量耗散也越来越多，自适应激励方式产生的压电单元位移逐渐增大，振动减小量增大；

步骤A.4），当叶尖停止向迎风面运动，开始向背风面运动；

步骤A.5），风机叶片的叶尖向背风面运动，逐渐恢复到稳定位置，形变量逐渐减小，压电陶瓷片表面所产生的电荷密度减小，耗散的能量减少，自适应激励产生的压电形变减小；

步骤A.6），叶尖向背风面运动到与叶根水平位置，叶片恢复稳定状态，压电陶瓷片的变形量为零，正压电效应和逆压电效应停止，此时压电陶瓷片的表面呈现中性；

如图6所示，当风机叶片振动而向背风面弯曲时：

步骤B.1），风机叶片处于稳定状态，叶根与叶尖没有产生相对位移，处于水平位置；

步骤B.2），风机叶片受到风流的变化气动载荷，叶尖产生向背风面的位移，使得风机叶片产生向背风面弯曲的形变，而叶片的根部处于应变区域，位于矩形梁中的第一压电阵列受到拉应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向缩短，发生正压电效应而产生与极化方向相同的电场，使得在第一压电阵列的靠近迎风面的一面呈现负电荷、靠近背风面的一面呈现正电荷；位于矩形梁中的第二压电阵列受到压应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向伸长，发生正压电效应而产生与极化方向相反的电场，使得在第二压电阵列的靠近迎风面的一面呈现负电荷、靠近背风面的一面呈现正电荷；

第一压电阵列靠近背风面的一面和第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现相反的电荷，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通，使得能量耗散，减小振动位移；

电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励：由于第一压电阵列和第二压电阵列均产生了电场激励，发生了逆压电效应，通过逆压电效应产生的位移形变与叶片振动位移形变方向相反，相位相同，起到了减小振动位移的效果；

在能量耗散的过程中，由于振动的机械能耗散，振动位移减小；电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励，发生逆压电效应的过程中，由于压电材料产生的位移与振动位移方向相反且相位一致，从而振动位移减小；两个过程起到双重抑振的效果，使得振动位移减小，形变减小，***的等效刚度因形变量的减小而增大；

步骤B.3），风机叶片的叶尖继续向背风面运动，形变量也随之增大，压电陶瓷片表面的电荷逐渐密集，所产生的电场强度也逐渐增大，能量耗散也越来越多，自适应激励方式产生的压电单元位移逐渐增大，振动减小量增大；

步骤B.4），当叶尖停止向背风面运动，开始向迎风面运动；

步骤B.5），风机叶片的叶尖向迎风面运动，逐渐恢复到稳定位置，形变量逐渐减小，压电陶瓷片表面所产生的电荷密度减小，耗散的能量减少，自适应激励产生的压电形变减小；

步骤B.6），叶尖向迎风面运动到与叶根水平位置，叶片恢复稳定状态，压电陶瓷片的变形量为零，正压电效应和逆压电效应停止，此时压电陶瓷片的表面呈现中性。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风机叶片的压电振动控制结构，其特征在于，所述风机叶片中空，其内设有矩形梁；

所述矩形梁为两端开口的空心长方体，包含依次首尾垂直固连的第一至第四侧壁；所述矩形梁沿风机叶片长度方向延伸，其棱边和所述风机叶片的内壁固连；所述矩形梁的第一侧壁、第三侧壁均平行于风机叶片的风机叶轮旋转平面且关于风机叶片的风机叶轮旋转平面对称；

所述风机叶片根部的矩形梁内设有压电振动模块；

所述压电振动模块包含第一压电阵列和第二压电阵列；

所述第一压电阵列、第二压电阵列对称设置在所述第一侧壁、第三侧壁的内壁上，均包含m*n个形成长方形阵列的压电陶瓷片，m、n均为大于等于2的自然数，m为沿着风机叶片长度方向压电陶瓷片的个数；所述压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一侧壁上压电陶瓷片的极化方向相同，第三侧壁上压电陶瓷片的极化方向相同，且第一侧壁上压电陶瓷片的极化方向和第三侧壁上压电陶瓷片的极化方向相反；

令第一压电阵列、第二压电阵列中m为阵列的列数、n为阵列的排数，第一压电阵列第j列的n个压电陶瓷片和第二压电阵列第j列的n个压电陶瓷片串联，j为大于等于1小于等于m的自然数。

2.根据权利要求1所述的风机叶片的压电振动控制结构，其特征在于，所述第一压电阵列、第二压电阵列的长度为风机叶片长度的1/4。

3.根据权利要求1所述的风机叶片的压电振动控制结构，其特征在于，所述m取4，n取3。

4.根据权利要求1所述的风机叶片的压电振动控制结构，其特征在于，所述第一压电阵列、第二压电阵列中的压电陶瓷片均通过导电胶粘贴在矩形梁的内壁上。

5.根据权利要求1所述的风机叶片的压电振动控制结构，其特征在于，第一压电阵列第j列的n个压电陶瓷片和第二压电阵列第j列的n个压电陶瓷片通过柔性导线或者导电薄片串联。

6.根据权利要求1所述的风机叶片的压电振动控制结构，其特征在于，所述第一压电阵列、第二压电阵列中的压电陶瓷片均采用压电材料PZT-5H。

7.基于权利要求1所述的风机叶片的压电振动控制结构的被动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

令第一压电阵列位于风机叶片的迎风面和第二压电阵列之间，第二压电阵列位于第一压电阵列和风机叶片的背风面之间，当风机叶片振动而向迎风面弯曲时：

步骤A.1），风机叶片处于稳定状态，叶根与叶尖没有产生相对位移；

步骤A.2），风机叶片受到风流的变化气动载荷，叶尖产生向迎风面的位移，使得风机叶片产生向迎风面弯曲的形变，而叶片的根部处于应变区域，位于矩形梁中的第一压电阵列受到压应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向伸长，发生正压电效应而产生与极化方向相反的电场，使得在第一压电阵列靠近迎风面的一面呈现正电荷、靠近背风面的一面呈现负电荷；位于矩形梁中的第二压电阵列受到拉应力，压电阵列单元因形变的泊松效应而沿着厚度方向缩短，发生正压电效应而产生与极化方向相同的电场，使得在第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现正电荷、靠近背风面的一面呈现负电荷；

第一压电阵列靠近背风面的一面和第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现相反的电荷，实现机械能到电能的转化，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通，使得能量耗散，减小振动位移；

电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励：由于叶片振动形变，第一压电阵列和第二压电阵列均产生了电场，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通使得压电陶瓷片在电场的激励下相继发生逆压电效应，通过逆压电效应产生的位移形变与叶片振动位移形变方向相反，相位相同，起到了减小振动位移的效果；

在能量耗散的过程中，由于振动的机械能耗散，振动位移减小；电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励，发生逆压电效应的过程中，由于压电陶瓷片产生的位移与振动位移方向相反且相位一致，从而振动位移减小；两个过程起到双重抑振的效果，使得振动位移减小，形变减小，***的等效刚度因形变量的减小而增大；

步骤A.3），风机叶片的叶尖继续向迎风面运动，形变量也随之增大，压电陶瓷片表面的电荷逐渐密集，所产生的电场强度也逐渐增大，能量耗散也越来越多，自适应激励方式产生的压电单元位移逐渐增大，振动减小量增大；

步骤A.4），当叶尖停止向迎风面运动，开始向背风面运动；

步骤A.5），风机叶片的叶尖向背风面运动，逐渐恢复到稳定位置，形变量逐渐减小，压电陶瓷片表面所产生的电荷密度减小，耗散的能量减少，自适应激励产生的压电形变减小；

步骤A.6），叶尖向背风面运动到与叶根水平位置，叶片恢复稳定状态，压电陶瓷片的变形量为零，正压电效应和逆压电效应停止，此时压电陶瓷片的表面呈现中性；

当风机叶片振动而向背风面弯曲时：

步骤B.1），风机叶片处于稳定状态，叶根与叶尖没有产生相对位移，处于水平位置；

步骤B.2），风机叶片受到风流的变化气动载荷，叶尖产生向背风面的位移，使得风机叶片产生向背风面弯曲的形变，而叶片的根部处于应变区域，位于矩形梁中的第一压电阵列受到拉应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向缩短，发生正压电效应而产生与极化方向相同的电场，使得在第一压电阵列的靠近迎风面的一面呈现负电荷、靠近背风面的一面呈现正电荷；位于矩形梁中的第二压电阵列受到压应力，压电陶瓷片因形变的泊松效应而沿着厚度方向伸长，发生正压电效应而产生与极化方向相反的电场，使得在第二压电阵列的靠近迎风面的一面呈现负电荷、靠近背风面的一面呈现正电荷；

第一压电阵列靠近背风面的一面和第二压电阵列靠近迎风面的一面呈现相反的电荷，第一压电阵列和第二压电阵列同一列的压电陶瓷片相互导通，使得能量耗散，减小振动位移；

电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励：由于第一压电阵列和第二压电阵列均产生了电场激励，发生了逆压电效应，通过逆压电效应产生的位移形变与叶片振动位移形变方向相反，相位相同，起到了减小振动位移的效果；

在能量耗散的过程中，由于振动的机械能耗散，振动位移减小；电荷中和后的剩余电荷进一步激发压电陶瓷片发生自适应激励，发生逆压电效应的过程中，由于压电材料产生的位移与振动位移方向相反且相位一致，从而振动位移减小；两个过程起到双重抑振的效果，使得振动位移减小，形变减小，***的等效刚度因形变量的减小而增大；

步骤B.3），风机叶片的叶尖继续向背风面运动，形变量也随之增大，压电陶瓷片表面的电荷逐渐密集，所产生的电场强度也逐渐增大，能量耗散也越来越多，自适应激励方式产生的压电单元位移逐渐增大，振动减小量增大；

步骤B.4），当叶尖停止向背风面运动，开始向迎风面运动；

步骤B.5），风机叶片的叶尖向迎风面运动，逐渐恢复到稳定位置，形变量逐渐减小，压电陶瓷片表面所产生的电荷密度减小，耗散的能量减少，自适应激励产生的压电形变减小；

步骤B.6），叶尖向迎风面运动到与叶根水平位置，叶片恢复稳定状态，压电陶瓷片的变形量为零，正压电效应和逆压电效应停止，此时压电陶瓷片的表面呈现中性。

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