《考慮減振性能和控制能耗的壓電智慧型結構拓撲最佳化方法》是依託大連理工大學,由張曉鵬擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮減振性能和控制能耗的壓電智慧型結構拓撲最佳化方法
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張曉鵬
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
壓電智慧型減振結構在改善薄壁結構動力學性能中發揮著重要作用。本項目以壓電智慧型結構減振和降低能耗的需求為背景，深入研究基於主動控制的壓電智慧型結構拓撲最佳化基礎機理，發展考慮減振性能壓電智慧型結構拓撲最佳化方法，研究壓電智慧型減振結構最佳化中能耗約束的合理提法，並套用於形狀固定壓電組件—承載結構集成動力拓撲最佳化設計之中。針對主動振動控制下合理的壓電材料拓撲最佳化模型、主動振動控制能耗對壓電智慧型結構拓撲最佳化的正則化機理、壓電智慧型結構動力學回響的高精度靈敏度分析算法等關鍵科學問題，預期在建立合理的壓電智慧型減振結構拓撲最佳化列式及求解方法、提出考慮主動振動控制能耗的壓電智慧型結構拓撲最佳化新模型、建立狀態空間下結構動力回響的高精度靈敏度分析方法開展系統的創新性研究。項目將對深入理解壓電智慧型減振結構設計機理，完善壓電智慧型結構動力學最佳化方法，對提高減振結構設計水平具有指導意義。
結題摘要
本項目針對動力荷載下壓電智慧型結構減振及降低控制能耗的需求，提出能夠有效降低結構振動程度的壓電智慧型結構拓撲最佳化模型，揭示壓電智慧型結構拓撲最佳化問題中考慮能量消耗的合理性，並建立能夠同時兼顧結構動力回響特性和能量消耗的壓電智慧型結構拓撲最佳化方法；研究非比例阻尼壓電智慧型結構最佳化問題中動力學回響和靈敏度分析難題並發展高效穩定的數值求解方法，並套用於動力荷載下基於多水平集描述的內嵌形狀固定壓電感測/作動元件—承載結構集成拓撲最佳化設計。通過本項目研究，獲得了振動控制效率高、系統穩定性好的壓電感測/作動元件布局設計。本項目在研究期間取得以下成果：（1）建立合理的壓電智慧型減振結構的動力學拓撲最佳化方法，提出能夠有效衡量結構振動能量耗散的最佳化目標函式，建立最佳化問題模型並發展相應的靈敏度分析方法。（2）研究主動控制能耗在壓電智慧型結構減振最佳化中的合理性，發展相應的最佳化求解技術；通過實驗驗證所得壓電智慧型結構最優布局設計，在結構動力學拓撲最佳化領域前沿問題的研究中取得創新性成果。(3) 項目執行期內發表多篇學術論文，參加多次國際學術會議。
