• Smart Structures and Systems
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• 제13권4호
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• pp.547-565
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• 2014

This paper investigates the design of a perfect point load actuator based on flat triangular piezoelectric patches. Applying a difference of electric potential between the electrodes of a triangular patch leads to point loads at the tips and distributed moments along the edges of the electrodes. The previously derived analytical expressions of these forces show that they depend on two factors: the width over height (b/l) ratio of the triangle, and the ratio of the in-plane piezoelectric properties ($e_{31}/e_{32}$) of the active layer of the piezoelectric patch. In this paper, it is shown that by a proper choice of b/l and of the piezoelectric properties, the moments can be cancelled, so that if one side of the triangle is clamped, a perfect point load actuation can be achieved. This requires $e_{31}/e_{32}$ to be negative, which imposes the use of interdigitated electrodes instead of continuous ones. The design of two transducers with interdigitated electrodes for perfect point load actuation on a clamped plate is verified with finite element calculations. The first design is based on a full piezoelectric ceramic patch and shows superior actuation performance than the second design based on a piezocomposite patch with a volume fraction of fibres of 86%. The results show that both designs lead to perfect point load actuation while the use of an isotropic PZT patch with continuous electrodes gives significantly different results.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.165-170
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• 2012

본 논문에서는 비행체 날개의 조종면에 작용하는 힌지 모멘트 분석을 위한 시험적 방법 및 결과를 수록하였다. 비행 공력 하중에 의하여 조종면에 힌지 모멘트가 작용할 경우, 조종면 구동장치에서 측정된 각도와 실제 조종면의 각도 사이에 탄성 변형에 의한 차이가 발생하며, 이 차이를 측정하여 힌지 모멘트로 환산할 수 있다. 이를 위하여 지상에서 조종면 구동장치 시스템의 비틀림 강성을 측정하기 위한 정하중 시험 및 조종면 각도 센서 교정시험을 수행하였다. 이 결과를 이용하여 비행 중 작용하는 힌지 모멘트를 계산할 수 있으며, 또한 체결부위의 미끄러짐 및 백래시 등의 기계적 오차도 예측할 수 있다. 실제 비행시험 결과를 이용하여 조종면에 작용한 힌지 모멘트를 계산한 결과와 수치 해석 결과의 비교를 통하여, 제시된 하중 측정 방법의 타당성을 입증하였다.