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相似文献
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1.
压电材料因其变形精度高、反应速度快、易于制作成小型化元件已经被广泛应用于精密驱动、振动控制、精确定位等领域。改变压电智能结构中压电元器件的位置、大小、形状等参数能够有效地改善系统的力学性能,因而吸引了许多学者和工程师的关注和研究。拓扑优化作为有效的优化工具,已经成功应用于压电智能结构的优化设计中。本文首先阐述了压电智能结构拓扑优化的背景和意义,简要回顾了压电智能结构主动控制及分析方法,并综述了面向结构静变形控制的压电智能结构优化、面向振动控制的压电智能结构优化、压电俘能器的设计与优化等三个方面的研究进展。最后,简单归纳压电智能结构拓扑优化研究中值得关注的几个问题。  相似文献   

2.
压电智能结构拓扑优化研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
压电材料因其变形精度高、反应速度快、易于制作成小型化元件已经被广泛应用于精密驱动、振动控制、精确定位等领域。改变压电智能结构中压电元器件的位置、大小、形状等参数能够有效地改善系统的力学性能,因而吸引了许多学者和工程师的关注和研究。拓扑优化作为有效的优化工具,已经成功应用于压电智能结构的优化设计中。本文首先阐述了压电智能结构拓扑优化的背景和意义,简要回顾了压电智能结构主动控制及分析方法,并综述了面向结构静变形控制的压电智能结构优化、面向振动控制的压电智能结构优化、压电俘能器的设计与优化等三个方面的研究进展。最后,简单归纳压电智能结构拓扑优化研究中值得关注的几个问题。  相似文献   

3.
采用有限元方法研究了结构在热载荷作用下变形与热传导之间的耦合特性.分析表明,结构变形较小,非线性效应很弱时,变形对材料的热传导系数影响很小,对结构的温度分布几乎没有影响;当变形增大,非线性效应增强时,变形对材料的热传导特性影响显著,热载荷作用下结构的温度变化和变形与现行不考虑热-机耦合效应所得结果产生明显差异.因此,为实现压电智能结构形状(振动)的精确控制,分析及实施控制时须考虑热-机耦合及变形对热传导系数的影响.  相似文献   

4.
智能结构集智能材料与传统材料于一体,能够实现结构的主动控制,在航空航天等领域具有巨大的应用潜力.由于其系统复杂且具有多场耦合效应,智能结构的整体式优化设计方法成为结构控制技术研究的关键之一.为了提高压电智能结构的整体性能和变形精度,提出了同时考虑压电驱动器布局(分布位置及角度)和基体结构拓扑构型的协同优化设计新方法.采用多点约束方法 (multi-point constraints,MPC)建立压电驱动器和基体结构的连接,定义一种与测量点目标位移相关的权重函数,以实现结构的精确变形控制.通过协同优化设计,压电驱动器可以获得最优的分布位置及角度,同时基体结构获得最优的拓扑构型,从而提升了压电智能结构系统的整体驱动性能和变形精度.通过进一步分析,研究了精确变形、体分比约束与结构优化构型和整体刚度的关系,以及优化结果中可能存在的传力路径畸变现象.数值算例的设计结果表明,采用协同优化设计方法,能够扩大结构的寻优空间,有效减小变形误差,实现压电智能结构的精确变形控制.  相似文献   

5.
利用三维智能薄壳单元,研究了柔性薄壳智能结构的动态最估形状控制;提出了Riccati方程的分块迭代算法;给出了抛物面形天线的最优形状控制算例。  相似文献   

6.
结构变形最优控制的数值分析   总被引:8,自引:0,他引:8  
尹林  王晓明  沈亚鹏 《力学学报》1995,27(6):711-718
机敏结构是一种依靠结构系统内部自身的自适应能力,达到对外界作出理想响应的智能性结构,由压电片控制结构变形以达到理想形状的结构即属此类。本文运用机-电耦合的变分方程建立起有限元方程,在此基础之上建立了求压电片控制电压和结构变形之间关系即控制矩阵的方法,并依靠控制矩阵,利用最优化方法,实现对结构变形的无条件和有条件最优控制,最后给出了计算实例.  相似文献   

7.
智能板模态传感与控制的数值分析   总被引:5,自引:0,他引:5  
王树和  严宗达 《计算力学学报》2001,18(3):273-276289
智能结构技术对空间大型柔性结构 振动控制问题具有重要意义,采用独立模态空间控制技术对压电智能板进行主动振动控制是一种常用方法,以前对这一问题的研究仅限于解析的方法,本文采用有限单元法,设计了新的压电模态传感器与致动器,该方法能够适用于形状及边界条件较为复杂的智能板,算例分析证明了该方法的正确性。  相似文献   

8.
航空航天等领域对结构形状要求非常严格,利用压电材料的逆压电效应控制结构变形是现代空间结构形状控制中一个很好的选择。本文基于一般曲梁单元,推导了空间压电曲梁单元的方程表达式,主体壳结构与压电单元之间利用约束方程连接。在此基础上进一步采用最小二乘法得到了压电控制单元上的最优电压,实现了压电曲梁单元的变形控制。数值算例表明了...  相似文献   

9.
智能梁的静态形状控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
直接从位移函数出发,用Hamilton原理推导了压电智能梁结构的有限元方程,并采用灵敏度分析方法来确定结构的优化控制电压,在此基础上建立了结构自适应梁。最后采用数值分析来验证其有效性,从仿真结果可以看出文中的方法对梁结构的静态形状控制,有较好的控制精度。  相似文献   

10.
矩形智能板弯曲形状的主动控制   总被引:4,自引:0,他引:4  
研究具有离散分布压电控制器的矩形智能板,在外加电场作用下的弯曲形状与压电元件外加控制电压之间的关系,建立了对智能矩形板的弯曲形状进行主动控制的方法,得到各离散分布压电元件控制电压的解析解,并给出了算例  相似文献   

11.
混凝土结构的裂缝产生与扩张一直是土木工程领域亟待解决的难点问题之一。本文将形状记忆合金(SMA)材料植入混凝土材料中,构成一种基于SMA驱动的智能混凝土材料。由于形状记忆合金具有伪弹性,在混凝土产生裂缝的同时SMA将会产生回复力,阻碍裂缝的产生和扩展,根据SMA的形状记忆效应,在材料产生裂缝后对材料进行加热,其回复力将会起到修复裂缝的作用。文章分别对SMA智能混凝土材料的裂缝修复机理和裂缝修复试验进行研究,讨论了不同尺寸试件的裂缝修复过程和裂缝修复程度。本文研究可为形状记忆合金智能混凝土材料的进一步优化设计和工程应用提供理论指导。  相似文献   

12.
混凝土结构的裂缝产生与扩张一直是土木工程领域亟待解决的难点问题之一。本文将形状记忆合金(SMA)材料植入混凝土材料中,构成一种基于SMA驱动的智能混凝土材料。由于形状记忆合金具有伪弹性,在混凝土产生裂缝的同时SMA将会产生回复力,阻碍裂缝的产生和扩展,根据SMA的形状记忆效应,在材料产生裂缝后对材料进行加热,其回复力将会起到修复裂缝的作用。文章分别对SMA智能混凝土材料的裂缝修复机理和裂缝修复试验进行研究,讨论了不同尺寸试件的裂缝修复过程和裂缝修复程度。本文研究可为形状记忆合金智能混凝土材料的进一步优化设计和工程应用提供理论指导。  相似文献   

13.
用于振动、冲击和噪声控制的SMA智能复合材料结构   总被引:8,自引:0,他引:8  
本文简要叙述SMA智能复合材料结构的基本概念,介绍其分析和求解的基本力学原理和方法,重点展示其在三个主要应用研究领域,包括振动控制、噪声控制及抗低速冲击的最新进展,并对存在问题和未来的发展给予评述.  相似文献   

14.
压电智能环形板的主动控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
姚林泉  俞焕然 《力学学报》1999,31(3):366-371
对在不同位置粘有任意多组压电传感器和压电执行器的轴对称弹性环形薄板的振动控制进行了研究.根据压电执行元件的等效作用量得到了压电智能环板的振动控制方程和传感方程,再利用分离变量法以及由传感器测得的电量和作用在执行器上电压之间的控制模式得到振动方程的全解.实行了对整体结构的主动控制.对不同的压电片布置进行了数值计算.结果表明:当离散分布压电元件布置越密,振动衰减的效果越佳  相似文献   

15.
大型天线必须保持非常精确的形状。由于载荷变化及各种随机干扰,为了保持精确的形状,这类结构宜采用主动控制。针对智能抛物面天线结构,建立了对天线反射面的最佳吻合抛物面的RMS精度和作动器能耗为综合目标的多目标优化模型。优化模型以结构强度和作动器性能作为约束条件,模型转化为二次规划问题进行求解,实现智能抛物面天线的准静态最优控制。算例表明,可以用较少的作动器,实现大型天线结构的精密控制。  相似文献   

16.
压电类智能结构的力学行为和工程应用   总被引:20,自引:1,他引:19  
尹林  沈亚鹏 《力学进展》1998,28(2):163-172
智能结构是近几年国际上兴起的一门多学科交叉的前沿课题.由于具有很强的工程应用前景,美、日等发达国家投入了大量的人力、物力进行这方面的开发研究.首先对智能结构的定义、组成作了简要介绍.就智能结构研究中的热点——压电类智能结构,从其力学行为和工程应用两方面,详细论述了目前国内外的研究现状.  相似文献   

17.
形状记忆合金在结构主被动振动控制中的应用   总被引:26,自引:1,他引:25  
开状记忆合金是一类应用前景广阔的智能材料系统,利用形状记忆合金材料控制结构振动是最能体现这种先进材料应用价值的重要研究方向之一.本文首先介绍形状记忆合金的主要力学行为,包括形状记忆效应和超弹性效应;其次概述描述其力学行为的本构关系模型;最后重点论述实现结构主被动控制的原理和方法及其国内外研究进展,指出存在的问题和改进方法.  相似文献   

18.
智能结构有限元动力模型的建立及主动振动控制和抑制   总被引:5,自引:1,他引:4  
采用一种新的压电板单元,建立了含有分布压电传感元件和执行元件结构(智能结构)的有限元动力模型。利用两种反馈控制律,研究了智能结构振动控制与抑制的问题,并提出了智能结构主动振动控制和抑制的一种方法。最后,提供了数值示例,说明本文提出方法的应用。  相似文献   

19.
噪声控制压电智能系统研究的现状和展望   总被引:5,自引:0,他引:5  
综述了噪声控制压电智能系统研究的现状。基于大量国内外有关噪声控制压电智能结构的文献,首先介绍了流固耦合问题的数值求解方法,接着对压电智能结构的研究现状作了简单介绍,最后详细介绍了噪声控制压电智能系统的研究现状和展望。  相似文献   

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