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埋入压电元件的自适应层合板形状控制的数值分析 总被引:5,自引:0,他引:5
把压电元件埋入复合材料层合板中,层合板就变成压电自适应层合板,它除了具有承载能力外,还具有检测、动作、变形等功能。本文用有限元法对压电自适应层合板进行了分析,压电元件的驱动效应被等效为力学载荷。计算过程因此得到了简化,所得算例1的计算结果得到了实验结果的验证。在此基础上,利用非线性规划方法,对结构形状的最优控制进行了分析,并给出了算例2的分析结果。 相似文献
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基于压电层合结构的有限元方程,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元分析程序(MPFEMP).以该程序为计算基础,采用遗传算法和一阶梯度优化算法,以压电片尺寸为设计变量,以压电层合梁和板的预期位移或最小重量为目标函数,给定初始变量和适应度函数,通过循环迭代MPFEMP计算程序,研究了多点控制的压电层合梁板结构的形状最优控制.结论对比分析证明了两种优化方法分析压电层合结构的有效性,同时,对复杂多层智能结构的最优形状控制和主动控制研究具有一定的参考价值. 相似文献
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含压电片层合壳的有限元分析与控制仿真 总被引:5,自引:0,他引:5
本文首先针对含压电材料的一般结构,推导了按位移和电位移求解时的混合变分原理,在此基础上,通过对面电荷取变分,直接得到了含按电压驱动压电片层合壳的有限元方程,最后给出了利用压电片进行静变形和振动控制的仿真算例,并进行了分析。结果表明,本文建立的有限元方程准确、可靠。 相似文献
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结构形状优化设计数值方法的研究和应用 总被引:1,自引:0,他引:1
本文论述了连续体结构形状优化设计数值方法的研究和应用进展,讨论了结构模型化、灵敏度分析、优化方法改进、优化实用软件开发以及同CAD技术相结合等问题,介绍了在结构优化设计软件MCADS中采用的方法,并通过工程实例说明了结构形状优化设计的应用及其价值。 相似文献
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设计了一个层叠式PVDF压电作动器用于壳结构的振动控制。考虑压电层、粘接层、壳体耦合关系,推导了表面局部粘贴层叠式PVDF压电作动器的圆柱壳的振动控制方程,给出了作动力与压电层和粘接层层数、厚度之间的关系以及作动力与作动器粘贴位置之间的关系。针对一端固定、另一端自由的圆柱壳,进行了振动控制仿真。结果表明层叠式PVDF压电作动器作动力与作动器层数近似成线性关系,增大作动器层数能有效增大作动力,在低控制电压下能显著抑制圆柱壳振动,作动器周向不完全粘贴时,在径向产生的径向作动力对壳体横向振动控制非常有利。说明了层叠式PVDF压电作动器是一种可用于壳体结构振动并具有良好作动效果的作动器。 相似文献
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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
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含压电片层合板的静变形控制 总被引:3,自引:0,他引:3
借助阶梯函数,建立了含有任意分布的用作执行器的的压电片的层合板弯曲方程,然后利用该方程,进行了层合板静变形控制的研究,最后给实例,用“遗传+配点”法对压电片的位置和尺寸进行了优化。结果表明,用压电片作执行器,用“遗传+配点”法进行优化是对板进行静力变形控制的一条有效途径。 相似文献
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热载荷是引起在轨空间结构形变的重要因素之一,采用压电材料对结构热变形进行主动补
偿,需要建立热、电、力场相互耦合的动力学模型. 基于高阶位移场、高阶电势分布和线性
温度模型,推导了压电复合板结构的热、电、力场耦合的高阶有限元模型. 通过对压电双晶
片梁的分析,得到了压电片中电势沿厚度方向的抛物线型分布,而非通常文献中假设的线性
化分布模型的结果. 针对表面粘贴压电片的压电复合板,计算了热载荷作用下压电复合板的变形、
传感器的电压以及主动补偿后的结构变形,与文献给出的结果基本一致,验证了模型的正
确性. 同时还指出热电效应对结构变形和传感器电压具有十分重要的影响. 相似文献
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从材料-结构协同设计的角度研究了热-固耦合结构的优化设计问题,将决定结构材料性质的细观参数与结构宏观几何参数作为设计变量,利用均匀化方法推导了细观设计变量灵敏度显式计算式,并结合耦合场有限元方程构造了耦合场设计变量灵敏度计算式;提出了材料-结构协同设计的三种优化设计模型.利用结构响应最小优化模型对算例进行了计算,比较了宏观设计变量优化和材料-结构协同设计优化的效果.计算结果显示,材料-结构协同优化设计可以取得较单一宏观设计变量更好的优化效果. 相似文献
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压电层合板结构振动控制的有限元法 总被引:11,自引:0,他引:11
利用有限元方法模拟压电结构的振动控制,从Hamilton理论出发推导出具有压电传感器及激励器的层合板的电耦合动力方程,应用Lyapunov及负速度反馈控制算来实现振动的控制。 相似文献
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以产生相同位移场为基础,将动荷载转化为一系列的等效静荷载,然后将这些等效静荷载作为多个载
荷工况进行有限元优化设计分析. 通过几个算例的验证,表明这种基于动荷载等效转换的算
法能够反映动荷载对结构的动力响应,对具有大规模自由度的结构形状优化问题是有效的. 相似文献