拓扑~一种在宏观和微观尺度上集成拓扑优化和最优控制的动态结构的等几何方法

文摘   2025-01-19 21:00   安徽  



摘要


在主动振动抑制的背景下,提出了一个集成拓扑优化的动态结构拓扑优化框架。本文通过考虑不同激励频率的外谐波激励和复值位移场,建立了一种新的复合目标函数。在所提出的最优控制性能函数中,将与控制力的重要性相关的对称权重矩阵集成到动态顺应性中,以服务于状态位移。利用非均匀有理b样条(NURBS)基函数,描述了定义在控制点上的材料插值模型,并将其纳入最优结构和振动控制设计的优化公式中。从结构动力学的宏观和微观角度,从伪密度和相应的权重推导出灵敏度结果。演示的有效性集成拓扑优化动态结构在宏观和微观尺度,几个数值例子,包括拓扑优化固体梁平面应力和Mindlin板三维微观结构,提供和讨论的结构形状和拓扑、频率响应曲线和模态位移。


研究亮点




结论


本文介绍了一种等几何方法的发展,设计集成拓扑优化与预定义频率的最优控制。在优化过程中,将结构在谐波力作用下的控制方程作为约束条件,改变了拓扑优化模型,从而与传统的静态问题有明显的区别。需要注意的是,当考虑到与控制力相关的对称加权矩阵R时,用于求解位移场和进行灵敏度分析的运动方程被重新表述。因此,根据上述变化对动态刚度进行适当的修改,并与目标函数进行积分。因此,复杂空间中的目标函数包含了控制能量和动态顺应性,它们是基于动态刚度而不是静态刚度构造的.在基于nurbs的材料插值方案中,研究了三种拓扑优化问题,包括固体结构元素、微观结构元素和宏观微观组合。通过选择伪密度和控制点的权值作为设计变量,推导出了复空间中目标函数的灵敏度结果。采用悬臂梁、双层梁结构和思维板的数值实例,实现了宏观和微观尺度上动态结构的集成拓扑优化,在保留了基于空间拓扑优化的应用的同时,扩大了等几何拓扑优化的优势。

【免责声明】本文中的部分图片和文字信息来自该文献,版权归原作者所有,如果您认为信息来源、观点有误,或者涉及版权、隐私等问题,请及时私信联系VX:18502558785


拓扑优化 创新设计
拓扑优化是一种工程设计方法,通过重新排列材料的形状和位置,来实现结构更轻、更强、更稳定的目的。这种方法可以减少材料使用,提高结构性能,广泛应用于航空航天、汽车和建筑设计等领域。
 最新文章