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电流变夹层振动控制和拓扑优化研究
振 动 与 冲 击
第35卷第21期 JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK Vol.35No.212016
电流变夹层振动控制和拓扑优化研究
陈春强,陈 前
(南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,南京 210016)
摘 要:为电流变夹层板设计了半主动的变刚度控制算法,并对其进行了夹层结构的拓扑优化。首先,建立了电
流变夹层结构的动力学模型,基于开关控制策略发展了适用于ER夹层板的模态控制算法。随后,构造了电流变夹层结
构的单阶模态和综合模态的频率变化率为优化目标函数,再采用粒子群优化方法,以这两个函数为目标,对结构进行了拓
扑优化,并且得到了一定材料使用率限制下相应的拓扑布置构形。最后,采用变刚度控制的等效阻尼比和多种激励下的
时域响应对比两种手段对拓扑优化的结果进行了验证,数值算例证实了该拓扑优化结果以及变刚度控制的有效性。
关键词:电流变夹层板;模态频率变化率;粒子群优化;拓扑优化;等效阻尼比
中图分类号:O328;TP273 文献标志码:A DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2016.21.021
TopologicaloptimizationandvibrationcontrolforanERsandwichplate
CHENChunqiang,CHENQian
(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures,
NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)
Abstract: Thesemiactivevariablestiffnesscontrolalgorithmforanelectrorheological(ER)sandwichplatewas
designedandthetopologyoptimizationwasperformedforthissandwichstructure.Firstly,thedynamicmodelfortheER
sandwichplatewasbuilt.ThemodalcontrolalgorithmforthisERplatewasdevelopedbasedontheonoffcontrol
strategy.Then,themodalfrequencyratesforasinglemodeandmultimodeoftheERsandwithstructure,respectively
weretakenastheoptimizationobjectives,theERstructurewasoptimizedtopologicallywiththeparticleswarmoptimization
(PSO)method.ThecorrespondingtopologicalconfigurationoftheERstructureunderthecontraintofacertainamountof
materialusedwereobtained.Atlast
,theequivalentdampingratioofvariablestiffnesscontrolandthetimedomain
responsesoftheERstructureundermultiexcitationwereadoptedtovalidatethetopologicaloptimizationresultsfortheER
sandwichplate.Numericalexamplesshowedthattheto
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