基于周期拼装的平面压电作动器结构拓扑优化

摘要

具有狭长形状的压电作动器有利于输出较大的位移,而采用周期拼装方式实现这类结构则具有制造成本相对较低的优点.本文提出了基于周期拼装的平面压电作动器结构拓扑优化设计的数学模型.其中,以位移输出点作功最大化为设计目标,考虑了材料体积和控制能耗约束,对结构基体材料和压电材料的分布以及控制电压的分布进行优化设计.本文给出了结构响应的设计灵敏度分析,并采用基于梯度的数学规划方法对优化问题进行求解.数值算例验证了本文提出的数学模型与算法的可用性和有效性.