基于遺傳算法的壓電曲殼結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化控制.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們希望能夠更加精確地控制機械結(jié)構(gòu)在復(fù)雜工作環(huán)境下維持原來的設(shè)計狀態(tài)。然而,傳統(tǒng)材料加工成品后,就不便于或者不可能在使用過程中監(jiān)控它的性能。而且,一些精密儀器設(shè)備中的關(guān)鍵部件,在特殊的工作環(huán)境下不能達到預(yù)期的形狀,也會使設(shè)備產(chǎn)生偏差甚至不能正常發(fā)揮作用。因此,需要采用主動干預(yù)的手段,來修正設(shè)備在工作過程中的偏差。
　　壓電元件質(zhì)量輕,易于控制,在現(xiàn)代工程中被廣泛應(yīng)用,其中之一就是使用壓電致動器,高效準確控制

2、結(jié)構(gòu)的形變使其滿足工作要求。本文主要研究利用壓電致動器控制曲殼類結(jié)構(gòu)的形狀。目的就是使用最少和最合理的壓電片布置以及最合理的多點輸入電壓,對曲殼類結(jié)構(gòu)實施最佳的形狀控制。
　　由于曲殼本身的特點,對壓電曲殼的分析要比一般的直梁或平板結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,因此有限元法成為分析殼體結(jié)構(gòu)最主要的數(shù)值計算方法。本文采用8節(jié)點實殼單元,為了使單元能夠克服剪切自鎖、梯形自鎖和厚度自鎖并提高精度,進一步采用雜交應(yīng)力和假設(shè)自然應(yīng)變(HS-ANS)方法,構(gòu)

3、造了高效能的壓電曲殼結(jié)構(gòu)機電耦合實殼單元。使用遺傳算法的優(yōu)化思想,將需要設(shè)計的壓電片位置和數(shù)目參量轉(zhuǎn)化為字符串,利用組合優(yōu)化對致動器的數(shù)目和位置的設(shè)計。在組合優(yōu)化的基礎(chǔ)上,利用數(shù)值優(yōu)化,設(shè)計各致動器的作用電壓。通過若干算例驗證了本文給出的實殼單元和優(yōu)化設(shè)計方法的有效性和高精度。本文的主要特點和創(chuàng)新是,構(gòu)造的實殼單元和使用的遺傳優(yōu)化方法成功地對曲殼結(jié)構(gòu)進行形狀優(yōu)化控制,它克服了自鎖現(xiàn)象,解決了非連續(xù)變量的優(yōu)化問題及多點輸入問題,具有方法簡