Topology optimization of smart structures: design of piezoelectric plate and shell actuators

压电 拓扑优化 有限元法 执行机构 各向同性 拓扑(电路) 极化(电化学) 壳体(结构) 压电传感器 结构工程 工程类 机械工程 物理 电气工程 物理化学 化学 量子力学
作者
Martin Kögl,Emílio Carlos Nelli Silva
出处
期刊:Smart Materials and Structures [IOP Publishing]
卷期号:14 (2): 387-399 被引量:165
标识
DOI:10.1088/0964-1726/14/2/013
摘要

In this paper, a novel approach to the design of piezoelectric plate and shell actuators using topology optimization is described. A new piezoelectric material model PEMAP-P (piezoelectric material with penalization and polarization) is proposed, which is an extension of the SIMP (solid isotropic material with penalization) model used for elastic materials. In addition to the pseudo-density ρ1, which describes the 'amount' of piezoelectric material in each finite element, a new design variable ρ2 is introduced for the polarization of the piezoelectric material. The optimization problem consists in distributing the piezoelectric actuators in such a way as to achieve a maximum output displacement in a given direction at a given point of the structure, while simultaneously minimizing the structural compliance. Sequential linear programming (SLP) is used to solve the optimization problem. Examples are given demonstrating the potential of the proposed approach for the optimal design of piezoelectric actuators for multi-layer plate and shell structures.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
高哈哈哈完成签到,获得积分10
3秒前
huangpu发布了新的文献求助10
3秒前
xwtx发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
6秒前
liu完成签到,获得积分10
7秒前
liu完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
Snow完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
独特水壶发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
玖爱完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
姜姜姜姜完成签到,获得积分10
13秒前
will发布了新的文献求助10
13秒前
汉堡包应助罗思源采纳,获得20
14秒前
Owen应助huangpu采纳,获得10
15秒前
cc小木屋应助啵啵阳子采纳,获得20
15秒前
wang发布了新的文献求助10
17秒前
852应助lllii采纳,获得10
19秒前
Ava应助wang采纳,获得10
19秒前
20秒前
文强完成签到,获得积分10
21秒前
高兴宝贝完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
怡然夏瑶完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
Nainu完成签到,获得积分10
24秒前
Ava应助xwtx采纳,获得10
25秒前
25秒前
28秒前
哲小凡发布了新的文献求助10
29秒前
lu完成签到,获得积分10
30秒前
共享精神应助asadguy采纳,获得10
30秒前
31秒前
jun完成签到,获得积分20
31秒前
34秒前
wang发布了新的文献求助10
34秒前
高分求助中
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
类器官构建与应用:从基础到前沿 500
Petrology and Plate Tectonics,2025 500
Optical Coating Design with the Essential Macleod 400
A revision of Limenitis helmanni and its related species (Nymphalidae) from Central and South China 400
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
Direct and Iterative Linear System Solvers 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6787540
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8509265
关于积分的说明 18122376
捐赠科研通 6095223
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3020896
邀请新用户注册赠送积分活动 1997762
关于科研通互助平台的介绍 1985304