Develop a Smart Flexible Beam Experiment Using Piezoceramic Sensors and Actuators

使用压电陶瓷传感器和执行器开发智能柔性梁实验

基本信息

  • 批准号:
    0442991
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-03-01 至 2009-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Engineering-Mechanical (56) The proof-of-concept project is developing a multi-purpose "smart" flexible beam experiment using state-of-the art surface-bound piezoceramic sensors and actuators for in-class demonstration and laboratory use. The sensors and actuators are being attached to a low-cost cantilever beam to utilize their multi-functional capabilities, which includes the ability to sense and to react to external stimuli. The material is being developed for instruction in dynamics, controls, mechatronics, and smart structures related courses in mechanical engineering, civil engineering, and engineering technology programs. Experiments include (1) strain or vibration measurements, (2) dynamics of a second order system, (3) understanding Bode diagram representation of a higher order dynamics system, (4) modal frequencies and shapes, (5) resonance of an under-damped dynamics system, (6) active vibration control using classical linear, modern, and non-linear control methods, and (7) finite element modeling of structures. The project is being developed in a state-of-the-art Smart Materials and Structural Laboratory where the research of emerging technologies are being integrated into undergraduate education. In order to assess student learning for different populations of students, the project is engaging collaborators at Avlin Community College, Texas Southern University, a minority serving institution, University of Southern Alabama and Rice University. Assessment strategies include both formative and summative evaluations to determine the impact that the smart beam has on recruiting minorities, improved student learning in 15 different classes that are taught by 10 different instructors, and the effect of the project on motivating students to pursue graduate studies. Industrial support is assessing the technical aspects of the smart vibration platform as an effective, low-cost commercially available educational product that can be manufactured and operated as planned. The program is developing a CD and web access for use at other institutions.
工程机械(56)概念验证项目正在开发一种多用途的“智能”柔性梁实验,该实验使用最先进的表面贴合压电陶瓷传感器和致动器,用于课堂演示和实验室使用。传感器和执行器被连接到低成本的悬臂梁上,以利用它们的多功能功能,包括感知和对外部刺激做出反应的能力。该材料正在开发中,用于机械工程、土木工程和工程技术课程中的动力学、控制、机电一体化和智能结构相关课程的教学。实验包括(1)应变或振动测量,(2)二阶系统的动力学,(3)理解高阶动力学系统的波德图表示,(4)模态频率和形状,(5)欠阻尼动力学系统的共振,(6)使用经典的线性、现代和非线性控制方法的振动主动控制,以及(7)结构的有限元建模。该项目是在一个最先进的智能材料和结构实验室开发的,在那里新兴技术的研究正在融入本科教育。为了评估不同学生群体的学生学习情况,该项目邀请了Avlin社区学院、德克萨斯南方大学、少数族裔服务机构、南阿拉巴马大学和赖斯大学的合作者。评估战略包括形成性和终结性评估,以确定智能光束对招收少数族裔的影响,改善由10名不同教师教授的15个不同班级的学生学习,以及该项目在激励学生攻读研究生方面的效果。工业支持部门正在评估智能振动平台的技术方面,认为它是一种有效、低成本、可商业化的教育产品,可以按计划制造和操作。该计划正在开发CD和网络访问,供其他机构使用。

项目成果

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