面向压电智能结构精确变形的协同优化设计方法1)

吴曼乔 朱继宏杨开科 张卫红

(西北工业大学，航宇材料结构一体化与增材制造装备技术国际联合研究中心，西安710072)

面向压电智能结构精确变形的协同优化设计方法1)

吴曼乔 朱继宏2)杨开科 张卫红

(西北工业大学，航宇材料结构一体化与增材制造装备技术国际联合研究中心，西安710072)

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.

协同优化设计，压……