Oscillatory characteristics and propulsive performance of a tuna-like caudal fin driven by macro fiber composites
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Notice bibliographique
Résumé
Flexible structures actuated by piezoelectric composites have attracted much attention as underwater bionic thrusters. In this paper, a tuna-like caudal fin propulsion device actuated by macro fiber composite (MFC) is designed and fabricated, and its underwater vibration characteristics and propulsion performance are investigated. The underwater fluid-structure interaction dynamics equations of the variable cross-section bionic caudal fin with the internal driving force provided by MFC are established, and the damping effect of the surrounding fluid is taken into account. Based on the classical Euler-Bernoulli beam theory, the segmented mode shape functions of the variable section flexible caudal fin are derived by the assumed mode method. It is demonstrated that the first-order modal shapes calculated theoretically and measured experimentally are basically coincident when the number of elements is 30. The transverse deflection, vibration amplitude, and average propulsive force of the proposed structure tip at different driving levels are visualized by comprehensive parametric numerical analysis. The simulation results indicate that the maximum vibration velocity at the caudal fin tip does not occur at the first natural frequency, and the trend of average thrust force is generally consistent with that of the vibration velocity. Moreover, underwater experimental results show that the measured amplitude-frequency response curve of the flexible structure closely aligns with the simulation ones, especially for the values of the resonance frequency and the peak response. Specifically, for different driving levels, the experimental data of the underwater maximum vibration velocity and average thrust force for the proposed structure show good agreement with the theoretical predictions. These findings provide valuable insights for the study of underwater bio-inspired robotic fish driven by smart materials as well as its propulsion performance.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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