单点配置压电层合结构的优化设计

半导体ct层作用1.引言1.1 概述半导体CT层，即半导体压电荷层，是一种新型的薄膜压电材料，在半导体加工技术的基础上实现了压电效应的应用。

半导体CT层的出现，为现代科技领域带来了新的发展机遇。

半导体CT层具有较高的压电系数和较宽的工作温度范围，能够将机械能转化为电能或者电能转化为机械能。

这种特殊的功能使得半导体CT 层在许多领域具有广泛的应用前景。

首先，半导体CT层在微机电系统（MEMS）领域有着重要的应用。

由于其高灵敏度、快速响应和微小尺寸等特点，半导体CT层可以被应用于压力传感器、加速度传感器和声波传感器等微型传感器的制造中。

这些传感器广泛应用于汽车、医疗设备和航空航天等领域，为这些领域的发展提供了强大的支持。

其次，半导体CT层在能源领域也有着重要的应用。

半导体CT层的压电效应可以被利用来开发新型的能源收集和转换技术。

例如，通过将半导体CT层应用于太阳能板或者风能发电装置中，可以将机械能转化为电能，实现能源的高效利用。

此外，半导体CT层还可以应用于生物医学领域。

由于其高灵敏度和生物相容性，它可以被用作生物传感器和生物激发器。

在生物医学领域，半导体CT层的应用可以用于疾病的早期诊断、药物输送系统和神经刺激等方面，为医药科学的进步做出贡献。

综上所述，半导体CT层作为一种新型的薄膜压电材料，具有广泛的应用前景。

在微机电系统、能源和生物医学等领域，半导体CT层的应用将为科技发展带来新的突破，并为人类的生活和工作带来更多便利与创新。

在接下来的文章中，我们将详细介绍半导体CT层的制备方法、性能特点以及在各个领域的具体应用案例。

1.2文章结构文章结构部分是对整篇长文的框架进行介绍，可以简要说明各个章节的内容和顺序，让读者对整篇文章有一个整体的了解。

根据给定的目录，可以编写如下内容：在本文中，将对半导体CT层的作用进行详细探讨。

文章分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分首先概述了半导体CT层的重要性以及其在半导体领域中的应用。

任意弹性边界下复合材料压电层合结构动力学分析汇报人：2023-12-06CATALOGUE 目录•引言•复合材料压电层合结构动力学模型•任意弹性边界下复合材料压电层合结构的固有频率分析•任意弹性边界下复合材料压电层合结构的模态分析CATALOGUE 目录•任意弹性边界下复合材料压电层合结构的稳定性分析•任意弹性边界下复合材料压电层合结构的优化设计•结论与展望01引言研究背景与意义复合材料压电层合结构在航空航天、土木工程和生物医学等领域具有广泛的应用前景。

针对该结构的动力学分析对于优化设计、提高系统性能及保障安全性等方面具有重要的理论和实践价值。

当前研究主要集中在复合材料压电层合结构的静力分析、振动特性和破坏行为等方面。

针对任意弹性边界下该结构的动力学问题研究尚不充分，亟待发展相应的理论模型和计算方法。

研究现状与问题研究内容与方法研究内容建立任意弹性边界下复合材料压电层合结构的动力学模型，分析其动态性能并探讨边界效应对结构振动特性的影响。

研究方法综合运用弹性力学、电学、振动理论和数值计算方法，构建适用于复杂边界条件下的动力学方程，并通过有限元方法进行求解。

02复合材料压电层合结构动力学模型考虑压电材料、基体材料以及界面区域的特性。

材料属性层合结构的尺寸和形状。

几何形状固定、自由、周期性等边界条件。

边界条件复合材料压电层合结构模型边界条件类型固定、自由、周期性等边界条件。

边界条件应用在动力学模型中如何应用这些边界条件。

弹性力学基础应力和应变的关系，本构方程等。

弹性边界条件动力学方程运动方程描述结构运动的微分方程。

电力方程描述电场分布的微分方程。

热传导方程描述热量传递的微分方程。

初始条件和边界条件初始时刻的位移、速度、电场、温度等条件以及在边界上的条件。

03任意弹性边界下复合材料压电层合结构的固有频率分析1 2 3采用基于变分法的有限元列式，建立复合材料压电层合结构的动力学模型，考虑了材料的弹性、压电效应以及边界条件。

结构优化设计及增材制造技术一、介绍在传统制造业中，产品的设计和制造往往是分开进行的，设计师需要根据产品的需求设计出合适的结构，然后将设计图纸交给制造工程师去加工制造。

然而，这种分离的方式存在一些问题，例如设计与制造之间的信息交流不畅，加工效率低下等。

为了解决这些问题，结构优化设计及增材制造技术应运而生。

它将设计和制造过程融为一体，提供了一种全新的制造方式，使产品的设计和制造更加高效、灵活，并且能够实现更复杂的结构。

二、结构优化设计技术2.1 概念结构优化设计是指通过优化设计参数以及拓扑结构，使得产品在满足强度、刚度等要求的同时，尽量减少材料的使用。

这种设计方法通常使用计算机模拟和优化算法来实现。

2.2 优势•减轻重量：通过优化设计，可以将产品的结构进行减量化，降低产品的重量，提高产品的性能。

•减少材料消耗：结构优化设计可以帮助设计师找到最优的材料分布方式，最大限度地减少材料的使用。

•降低成本：通过结构优化设计，可以减少材料的使用量，降低生产成本。

•提高产品性能：结构优化设计可以在满足产品性能要求的前提下，进一步优化产品的性能。

三、增材制造技术3.1 概念增材制造技术是一种通过逐层堆积材料来制造产品的方法。

它采用计算机辅助设计与制造技术，将设计好的产品分解为一系列的横截面，然后逐层加工，最终形成最终产品。

3.2 工艺流程1.设计产品模型：通过计算机辅助设计软件，设计出产品的三维模型。

2.切片：将产品的三维模型切割成一系列的横截面。

每个横截面都会转化为一个二维图层。

3.堆积：逐层将材料堆积在一起，形成产品的实体。

4.后处理：对堆积完成的产品进行后处理，如去除支撑结构、表面处理等。

5.检测与测试：对最终产品进行检测与测试，确保产品质量。

四、结构优化设计与增材制造技术的结合应用4.1 优势结构优化设计与增材制造技术的结合应用，可以进一步提高产品的性能和效率。

- 减轻重量：结构优化设计可以优化产品的结构，然后通过增材制造技术将优化后的结构制造出来，从而实现产品的减量化。

含固支边的压电层合板的解析解
含固支边的压电层合板是一种新型的多层板结构，其结构飞跃了传统的多层板
组件。

该结构作用于压电中的固支边技术可以改善力学性能和服役寿命，从而满足应用需求。

首先，含固支边的压电层合板是由一层厚板和一层薄板组成的，他们的压电膜
受到从一个端的压力，可将一层厚板安装在另一个支边上，使其夹紧在一起。

在进行分析时，可以采分条或者小标题的方式来描述其分析过程，如果是采取分条描述方式分为：板材弹性性能分析，分析接触应力和变形，计算振动频率以及驱动电场的变化，检验紧固件的位置以及紧固防止板材移动，板材对环境温度的变化分析等。

其后，含固支边的压电层合板可以实现力学性能改善和服役寿命延长。

在力学
性能方面，它可以使刚度改善，在高温下仍能保持良好的性能，而且还具备非线性性能和传热性能，可以抗水冲、空气压力以及弯曲、翻转荷载。

服役寿命也会得到改善，其加固边缘能可以抵抗外界环境的变化，确保其服役性能的可靠性。

总之，含固支边的压电层合板具有多种优点：可以改善力学性能，延长服役寿命，可以使刚度改善，在高温下仍能保持良好性能，并具有非线性性能和传热性能，可以抗水冲、空气压力以及弯曲、翻转荷载等，因此被广泛应用于压电技术领域，有其重要意义。

压电结构相关资料收集(对第三个较有兴趣)一．振动控制包括主动控制和被动控制。

为取得最佳的振动控制效果，主动控制和被动控制可以综合，对结构参数和控制器进行统一设计，称为控制-结构一体化设计(Control augmented-structural synthesis)。

下一例：压电耦合板压电耦合板系统，如图1所示，在上、下表面粘贴有压电片，下表面粘贴压电传感片，用以测量应变；上表面粘贴压电驱动片，诱导平板变形；形成控制回路实施自适应减振。

压电耦合板的弯曲振动分析采取如下假设：该板符合Kirchhoff直线假设，压电片与基板间理想粘贴。

图1 压电板简图二．压电层合板2. 1 压电片与粘结层之间的层间剪应力、横向变形和电势的分布图2a、b、c 给出了感知情况下压电层与粘结层之间的剪应力、横向变形和电势的三维图. 作动情况下压电层与粘结层之间的剪应力、横向变形和电势的分布情况与感知情况下的三维分布图形相似, 这里省略.从层间剪应力的分布可看出, 层间剪应力在压电片的边缘处达到最大值, 而在中间区域近似为0.2. 2 电势沿压电片厚度方向的分布情况( 取压电片下表面电势为0)从图中可看出, 在这2 种情况下, 电势随厚度都按线性规律变化. 随着外载荷、基体厚度和粘结层厚度的变化, 上述曲线的形状基本保持不变, 但所得到的电势的最大值则随着这些量的变化而变化.2. 3 压电层和粘结层厚度变化对控制效果的影响及优化分析2.3.1 压电片作作动片固定基体和粘结层的厚度, 让压电片的厚度变化。

右图是4 种情况下层合板中心点的挠度随压电层厚度变化的曲线. 从图中可以看出, 当基体厚度一定时, 压电片的厚度有一个最佳值,从图中可以看出, 粘结层厚度对于曲线的形状影响不大, 但对于挠度的大小影响很大, 例如当粘结层的厚度分别为h2= 0 和0. 8 mm 时, 其产生的最大挠度相差近50%. 这说明, 在这种情况下, 粘结层的厚度对于压电层产生的控制效果影响是很大的. 从图中还可以看出,当压电层的厚度小于基体的厚度时, 粘结层的影响较小, 而在实际中一般压电层的厚度都小于基体的厚度.2. 3. 2 压电层作感知片由于压电层在作感知片时主要是感知剪应变, 而不是控制变形, 并且此时层合板的变形主要是外加荷载引起的, 因此取压电层与粘结层之间的剪应力作为优化指标.从中可以看出, 在感知情况下, 粘结层的厚度对剪应力的影响很大. 只有当压电层的厚度小于基体的厚度时, 粘结层的影响才较小.三．压电结构电气转换装置结构图1为双晶片悬臂梁结构，上片压电片极化方向与外电场E相反，下片极化方向与E相同，从而导致上片伸长，下片收缩，造成整个悬臂梁向下弯曲。

压电智能复合材料层合板壳结构分析的现状与发展摘要当前，智能结构的研究分析是一个前沿课题，对复合材料板壳结构及智能结构屡合板的研究现状和发展进行了介绍，并特别介绍了广西大学秦荣教授创立的智能板壳结构分析的新理论和新方法．关键词复合材料，压电层合板，智能结构；振动控制}展望0 引言智能结构是一种集主结构、传感器、驱动器和信息处理于一体的具有生命、具有智能的仿生结构体系．．有权威人士顶言：智能结构和智能技术是21世纪最激动人心的技术之一．美国<华盛顿邮报)1997年1月6日发表一篇文章，称。

智能材料可能产生奇迹”．从而勾画了智能材料及智能结构的未来，文章中有这样的描述t。

过不了多久，智能飞机的机翼就可以像鸟一样弯曲，能自动改变形状，从而提高升力及减少阻力l桥梁及电线杆在快要断裂的时候可以发出报警信号，然后自动加固自身的构造I空调可以抑制振动而寂静工作等”．道出了智能结构的无比广泛的研究和应用前景．传统的土木工程材料．如钢筋混凝土，钢材等，虽然已经能在很大程度上满足了我们建筑的要求。

也制造出了许多举世瞩目的工程建筑，但它们本身都有着不可避免的一些缺点，如自重大、耐腐蚀性差等．而复合材料却恰好能弥补这些材料的不足，有着很好的力学性能和其它优点，如：比强度，比刚度大f抗疲劳性能好；减振性能好f与混凝土及钢材的热膨胀系数相近，即有很好的相容性；破损安全性能好，可设计性及工艺性好；能实现结构功能l良好的抗化学反应和耐化学腐蚀性等．1 压电层合板壳的研究现状(一)在复合材料层合板壳方面归“"1．在优化设计方面．顾元宪等在有限元分析基础上研究了以屈曲稳定性作为约束条件或优化目标的复合材料层合板结构优化设计及其灵敏度分析方法。

重点讨论了屈曲临界荷载灵敏度对内力场和载荷的依赖关系及其在铺层优化，尺寸优化和形状优化问胚中的不同计算方法，并在JIFEX软件中实现了复杂结构复合材料层合板优化设计方法．由于复合材料层合板的稳定性优化设计的重要性，近几十年来研究工作一直十分活跃．例如，3在得到四边简支矩形板临界失稳荷载解析解的基础上，分别采用Powell法、变尺度法和解析法对等角度双向铺设的纤维增强复合材料层合板的铺层优化问题进行了研究；文献讨论了这种双向铺设层合板的圆柱壳的铺层优化问题l文献采用遗传算法研究稳定性约束下的复合材料层合板铺层优化问题．黄冬梅等研究对称铺层复合材料层合板在弯曲荷载作用下，以铺层厚度为设计变量，结构重量为目标函数．分别及同时承受强度约束和位移约束的优化设计方法．王洪华等研究了基体和纤维的种类对复合材料热膨胀系数的影响．罗志军、乔新对满足复合材料层合板的响应特性的铺层角优化设计作了相关研究，J．H．Park，J．H．Hwang、c．S．Lee、W．Hwang等人以Tsai Hill准则作为适应度函数t以铺层角为优化变量。

压电复合材料结构的拓扑优化设计研究近年来，随着科学技术的不断发展与进步，各行各业都在不断地研究和尝试创新，从而提高产品的品质和性能。

在材料领域中，压电材料越来越被广泛地应用。

为了更好地利用压电复合材料，研究人员将其结构进行了拓扑优化设计，以进一步提高其性能和可靠性。

压电复合材料是一种具有良好控制性和高灵敏度的新型材料，其能够将机械能转换为电能，或将电能转换为机械能。

这种材料可以广泛应用于传感器、执行器、声波和电波装置等领域。

然而，这种材料的复杂结构和多种特性使其在设计和应用过程中面临很多挑战。

为了更好地优化压电复合材料的结构，研究人员将结构进行了拓扑优化设计。

这种设计方法可以优化材料的性能和结构，提高材料的可靠性和使用寿命。

拓扑优化是一种通过改变材料内部的结构和形状来优化其性能和特性的方法。

在拓扑优化的过程中，研究人员使用计算机模拟来确定最佳材料结构，以达到所需的性能和目标。

研究人员通过拓扑优化设计的方法，成功地优化了压电复合材料的结构，使其具有更好的性能和可靠性。

在设计过程中，研究人员不仅考虑了材料的结构和形状，还考虑了材料内部的分布和排列。

通过对材料的分析和计算，研究人员确定了最佳材料结构，并进行了实验验证。

此外，研究人员还通过拓扑优化的方法，实现了压电复合材料的自修复功能。

材料在受到外部损伤后可以自动修复，从而提高了其使用寿命和耐久性。

这种自修复功能的实现，为压电复合材料的实际应用提供了很好的保障。

总之，压电复合材料结构的拓扑优化设计研究，是为了更好地利用该种新型材料的特性和性能，从而满足各种应用需求。

通过科学的研究和技术的创新，压电复合材料的应用范围将会进一步扩大，其在各领域的应用也将得到更大的发挥。

压电曲壳结构动力形状控制及优化设计下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要：在高层建筑中，由于其结构选择与设计管理是一项十分繁杂的工作，因此对其进行研究显得尤为重要。

在进行建筑结构设计时，必须保证设计计划的科学性和合理性，同时，在进行设计时，必须综合考量建设项目的各个建设阶段，从而提高设计计划的品质。

本文针对这一现状，就高层建筑的结构选择和结构的优选等问题作了一些探讨，为今后的工程实践提供了借鉴。

关键词：高层建筑；结构选型；优化设计1高层建筑结构选型分析1.1框架结构该体系由梁、柱和楼板等组成，梁和柱之间的刚接构成主梁，并根据建筑物的用途进行布置，其特点是自重轻，整体性能好，造价低廉，轴网布置灵活，空间利用率高，便于施工。

由于其薄弱环节：其抗侧移刚度较小，地震时水平位移较大，节点处应力集中，易受不均匀地基沉降影响，且建筑高度有限。

从框架结构抗震分析的结果可以看出，随着高度的提高，底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移会显著提高，而这会造成柱子截面面积和配筋过大，从而对其空间利用率和经济效益产生了不利的影响。

因此，在实际生活中，框架结构在地震作用下，会出现非结构性损坏的情况比较多，因此，适宜应用于10层或以下房屋建筑，如住宅、学校、办公楼等房屋，宜采用钢筋混凝土框架结构，地震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30 g、且层数大于5层的房屋，不宜选用钢筋混凝土框架结构。

对于大型公共建筑，多层工业建筑，以及大型商场，体育馆，火车站，剧院，展览厅，飞机库，停车场等一些特别的建筑，建议使用钢架。

1.2框架-剪力墙结构它是将框支和剪力墙两种形式组合起来，并在框支中配有合适的剪力墙。

在整体结构中，剪力墙板承受最多的横向荷载，而垂直荷载则以框架为主，二者在结构中具有明显的分工。

框剪结构通常适用于35层之下的楼房，若设计得适当，还可设得较高。

其中，剪力墙的布置地点通常是在电梯室，它通过核心筒来发挥对水平荷载的承受力，它的优点是：地震性能好，整体结构相对稳定，与框架结构相比，它在水平荷载力和侧向刚度方面都有了一定的提高，它在布置上也比剪力墙结构更加灵活，它更适合于10层至20楼之间的办公楼、教学楼等。

压电层合结构中SH波受缺陷界面影响下的传播特性的开题报告一、研究背景和意义压电层合结构是指将压电材料层与普通材料层粘合形成的复合材料结构。

由于压电材料能够将机械信号转换为电信号，或者将电信号转换为机械信号，因此压电层合结构广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。

压电层合结构中的超声波传播是其应用的核心，而因为复合结构中存在缺陷界面且介质不均匀，会导致超声波传播发生反射、折射、干涉等现象，从而影响信号的检测和控制。

因此，研究压电层合结构中超声波传播的特性及其受缺陷界面影响的变化规律，对于提高复合材料结构的性能和应用效果具有重要意义。

二、研究目的和内容本研究旨在研究压电层合结构中SH波在缺陷界面内部传播特性及其受缺陷影响的变化规律，并通过仿真模拟和实验分析来验证相关理论。

具体研究内容包括：1. 建立压电层合结构中SH波传播的数学模型，分析其特性及受缺陷界面影响的规律。

2. 使用有限元方法，对不同类型和位置的缺陷界面下的SH波进行仿真模拟，并分析其传播特性和变化规律。

3. 基于实验装置，对压电层合结构中SH波的传播进行实验研究，并与仿真结果进行对比分析。

4. 分析研究结果，提出优化方案，为压电层合结构的优化设计和实际应用提供理论支持。

三、研究方法和技术路线1. 理论分析方法：建立压电层合结构中SH波传播的数学模型，分析其特性及受缺陷界面影响的规律。

2. 数值模拟方法：使用有限元方法，对不同类型和位置的缺陷界面下的SH波进行仿真模拟，并分析其传播特性和变化规律。

3. 实验研究方法：基于实验装置，对压电层合结构中SH波的传播进行实验研究，并与仿真结果进行对比分析。

4. 技术路线：（1）建立压电层合结构中SH波传播的数学模型，分析特性及受缺陷界面影响规律。

（2）采用有限元软件对SH波在不同类型和位置缺陷界面下进行仿真模拟。

（3）设计实验装置，进行实验研究并收集数据。

（4）分析仿真和实验结果，并提出优化方案。

压电层合板的拓扑优化设计亢战*王晓明(大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连 116024)摘要：近年来拓扑优化技术成功地应用到了压电智能结构的设计中。

然而，在已有的方法中，材料布局是在给定控制电压的情况下进行优化的。

这将导致优化设计受到限制并且可能影响到这些方法的应用，尤其是在复杂的形状控制问题中。

本文研究了压电层合板结构拓扑和控制电压的并行优化问题。

首先介绍了有表面压电层的层合板的有限元控制方程。

在所考虑的优化问题中，同时优化了控制电压的空间分布、基体层和压电作动层的材料布局。

实现了灵敏度分析，并利用数学规划算法对优化问题进行求解。

采用提出的优化模型和方法完成了形状控制问题的算例，数值算例证明了方法的有效性和可用性。

关键词：智能结构，拓扑优化，并行优化，层合板，控制电压引言采用压电作动器和传感器的复合材料智能结构，给工程应用带来了潜在的机遇，特别是在静力和动力形状控制中具有重要的应用前景。

与静态形状控制应用相关的优化设计问题在文献中已有较多研究，见Irschik(2002) 和Frecker(2003)写的综述。

其中，以提高板结构形状控制性能的控制电压和压电作动器布局优化问题引起了相当的关注。

Tong et al (1998)提出了一个压电薄板的分析模型，并做了输入电压优化和作动位置设计的数值算例。

Liew et al (2004) and Hadjigeorgiou et al (2006)使用能量法，寻求在梁和板的开环静态形状控制中，压电片上作动电压的最优值。

Mukherjee and Joshi (2002)使用了一个启发式的迭代过程寻找压电作动器的最优形状，这基于单元的残余电压，目的是使理想结构和现存结构的差别最小化。

Buehler et al (2004)用均匀化方法解决智能结构的拓扑优化问题。

其中，设计域中的微结构用包括传统材料和智能材料的一个组合单元来表征。

Sun and Tong (2005)描述了在静态层合板的形状控制中的压电作动器样式的一个设计优化进化算法。

双层压致电薄膜的设计与优化近年来，随着科技的不断进步和发展，人们对于电子产品的追求也逐渐升级。

压电技术便得到了广泛的应用。

而在这种技术中，电薄膜又成为了制作压电元件中的重要组成部分。

电薄膜是一种厚度为纳米级的薄膜结构，主要由双层结构组成。

其中压电材料层是一种可以发生形变和变形的物质，它能够转化成电能或者利用电能进行变形。

而另一层则是底部衬底层，它则是电薄膜的支撑层。

随着市场需求的不断增加，高性能、高灵敏度的电薄膜应运而生，成为了时下热门的研究课题之一。

那么，如何设计和优化双层压致电薄膜呢？下面，就来详细探究这个问题。

1、压电材料的选择要制作高性能、高灵敏度的电薄膜，首先要选择正确的压电材料。

压电材料的性能直接关系到电薄膜的性能。

目前常见的压电材料主要有PZT和ZnO等。

PZT是铅锆钛酸钡的缩写，通过改变其中的钛、锆和钡的比例，可以获得不同的压电性能。

ZnO则是氧化锌，其压电性能较好，同时还具有良好的光电性能，常用于制作压电、光电复合型电薄膜。

2、压电材料的制备方法在选择压电材料后，就需要选择合适的制备方法。

目前，常见的制备方法主要包括化学溶胶-凝胶法、物理气相沉积法和磁控溅射法等。

化学溶胶-凝胶法是一种基于有机合成化学的材料制备方法，具有化学反应速度快、精度高的特点。

物理气相沉积法适用于生产高质量的压电薄膜，其制备的薄膜具有高的纯度和稳定性。

磁控溅射法是一种使用高能离子轰击和高能加热的技术，这种技术由于其独特的制备方式和局部加热的特点，使得制备出的压电材料更加均匀，质量更加稳定。

3、双层压致电薄膜的结构设计在进行电薄膜的结构设计时，要首先根据不同的用途需求，选用不同的结构模型。

常用的有对称型、不对称型、梯度型等。

对称型结构是指上下两层压电材料的比例相同且布局对称，这种结构模型的制备过程较为简单，制造成本也相对较低。

不对称型结构则主要是针对制造过程中的工艺问题进行的一种改进，其上下两层压电层的比例不同，从而实现不同的压电性能。

哈尔滨工程大学
硕士学位论文
压电层合结构振动控制研究和APDL仿真分析
姓名：赵雪冰
申请学位级别：硕士
专业：结构工程
指导教师：王滨生
20090601
的位置才开始有变形，且成线性关系增长。

同时也可看出压电片越靠近固支端层合梁的ｚ向位移越大，这和前面的三层压电梁结果相同。

由图３．１２分析得知，当压电片粘贴在固定端时，压电梁最大位移发生在靠近梁中点位置，而当压电片在距离固定端一定距离时，梁的最大位移均发生在压电片粘贴位置的中点处。

同样两端固支梁随着压电片距离固定端位置增大时，其对梁的变形影响在减小，同样和前面的分析结果相同。

０２００４００∞Ｏｌｅｎｇｔｈｏｆｐｚｔ（ｍｍ）・１０００１００２００３００４０１１５００
ｌｅｎｇｔｈｏｆｐｚｔ（ｍｍ）
图３．１３固自梁ＰＺＴ长度对梁的变形图３．１４固固梁ＰｚＴ长度对梁的变形图３．１３和图３．１４分别是对一端固定一端自由和两端固定边界条件下的两种梁的分析。

ＰＺＴ位置固定均固定在梁的固定端，研究梁的变形随ＰＺＴ长度变化的影响。

对图３．１３分析，梁的变形从压电片末端开始成线性变化，在粘贴有压电片位置处呈非线性变化，这是由于粘结材料和压电材料梁的影响。

由图可以得出随着ＰＺＴ长度的增加压电层合梁的ｚ向位移明显增加。

对图３．１４可知两端均固支的梁最大位移发生在靠近压电片末端的位置，且随着压电片长度的增加最大位移均有较大的变化，在实际工程设计中，要权衡经济能力和应用效能，适当选取ＰＺＴ长度。

２、粘贴两组压电片梁的变形
一Ｅ一青一）Ｎ铲铲墨铲铲铲铲
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４３２２
１７。

结构优化关于结构优化我不太擅长做的也少，但是王昌兴总工很擅长这个，十多年前他的一个设计被两位大师分别给优化设计了一番，王总被削了两顿后，开始另眼看待结构优化这份事情，他本来就是个有能力的人，越发研究起来，现在院里有个“结构优化中心”部门，王总的一部分工作重点就在结构优化上面，如果有兴趣探讨的话，与他谈这个更切实些。

关于结构优化设计，我的理解是分为三个层次的，层次的高低不光体现结构专业的能力，也体现专业间的能力，更体现一个设计单位的综合能力。

1、第一个层次很容易理解，也是结构设计人员被要求进行优化设计时感到最痛苦的层次，那就是你的用钢量太高了，你去被削吧！所以结构优化设计经常被理解为省钢筋，一提到结构优化就会想到结构用钢量、结构用材量多，优化设计就是把每平米用钢量、每平米混凝土用方量减下来，然后每吨钢筋多少钱，每方混凝土多少钱，然后是省了多少钱。

这样做的结果是大家都爽了，结构专业被爽了，究其原因是你的设计太多地方被直接优化掉了，这里有显性浪费也有隐形浪费，显性浪费我们大家都干过，比如梁配筋时，主筋计算是17平方厘米，你写在图纸上是4根25，没有什么吧？可算一下账，4根25的面积是19.62平方厘米，结果是你浪费了15%，光说这一点也没什么，怕的是推而广之，整个建筑的钢筋用量被增加15%的话，是什么概念？比如钢筋用量是60公斤/平米，15%的概念就是9公斤，如果钢材5000块一吨，一平米你就浪费了45块钱，一万平米就是45万，“TMD！”开发商说了，“你纯粹浪费我的钱！我卖一套房子才挣多少钱！”在那种情况下，你忽然觉得这样设计真的是浪费了，至于这样是否浪费我后面会再说的。

2、第二个层次也容易理解，一个好的设计需要各个专业配合完成的，那么何种配合才能实现一个好的设计？我的理解是各个专业的设计在建筑中合理分配资源，而不是第一个层次中仅仅由结构专业来节省土建造价，这就涉及到各专业对造价因素的认识，如果没有建筑效果和造价限制，每个专业设计时根本就不会考虑限制问题。

单点配置压电层合结构的优化设计
王建国;覃艳;丁根芳
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(030)005
【摘要】基于压电层合结构的有限元方程,采用ANSYS的二维四结点四边形压电耦合单元,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电多场有限元优化分析程序(MPFEMP);采用子问题逼近优化和一阶优化算法,对压电片粘贴于结构表面和埋置于结构内部的两类智能梁进行了对比分析,得到了压电片位置和尺寸变化情况下的各种边界条件下的结构最大变形值;比较分析得出的一些结论,对多层智能结构的最优设计和最优形状控制具有一定的参考价值.
【总页数】4页(P594-597)
【作者】王建国;覃艳;丁根芳
【作者单位】合肥工业大学,土木建筑工程学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,土木建筑工程学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,土木建筑工程学院,安徽,合肥,230009
【正文语种】中文
【中图分类】O342
【相关文献】
1.压电层合智能结构冲击损伤自诊断方法的研究 [J], 周晚林;陈建鹏
2.压电层合结构力学模型评述 [J], 蒋建平;李东旭
3.复合材料层合结构铺层顺序优化设计的免疫遗传算法 [J], 任茶仙;张铎
4.弱界面ZnO-SiO_2-Si压电层合结构中的Love波 [J], 彭飞;胡时岳
5.考虑胶层影响的压电陶瓷层合结构变形模型 [J], 周玉华;周长省;陈雄
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建筑结构优化设计和特点结构优化设计是指在给定约束条件下，按某种目标，如重量最轻、成本最低、刚度最大等，求出最好的设计方案，曾称为结构最佳设计或结构最优设计，相对于“结构分析”而言，又称“结构综合”；如以结构的重量最小为目标，则称为最小重量设计。

当前，很多建筑项目由于投资大，建设周期长，所以有效进行结构优化设计，能够相应的减少投资金额，建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键性手段。

现阶段，随着市场经济的不断完善，建筑物的经济性能越来越受到重视。

所以，用最少的材料或者最少的造价来建造出满足规范和使用要求的建筑物，是我们不懈的追求。

但同时，我们要如何来保障建筑物的安全性能呢？所以，结构的优化设计作用就体现出来了！结构优化设计并不是简简单单的减少混凝土和钢筋的用量，而是要通过调整各构件刚度之间的比例关系，充分利用各构件的受力特点，发挥它们各自的长处，使整体结构达到最优。

一、建筑结构优化设计基本原则有哪些？1、功能性原则建筑工程作为人类基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求，其结构设计效果将会在很大程度上决定工程建设综合效率。

对建筑结构进行优化设计，除了要满足基础功能外，还需要从美观性、协调性、舒适性等角度进行完善，从更大的方面来满足用户对工程综合性要求。

2、安全性原则建筑作为人类生存的基础生存环境，与人们存在密切的联系。

因此，一直以来人们对其建设要求都比较高。

在社会经济快速发展背景下，必须要对传统建筑结构设计理念与方式进行优化。

其中应注意，建筑工程结构设计除了要满足基本使用需求外，还需要满足安全使用要求，即为正常生产生活提供安全的居住环境，提高工程结构建设的综合要求。

一味追求建筑结构的优化设计，忽略决策阶段、设计阶段、建设阶段的安全性，其作为建筑不但没有任何实际意义，反而会给人类正常生产和生活带来致命的危害。

3、环保性原则建筑工程建设所需资源众多，而在持续发展理下，在进行结构设计时除了要保证功能要求外，还应做好对资源利用的优化。

结构优化设计国内外研究现状抗烝优化设计研究是在保证结构安全度利抗震性能的就提b通过对结构设计方案的优化达到提高王程的技术质量和经挤效益.节约资源，使投资效益堆大化.因此结构抗農优化要达到的目的有两个，一是提岛结构抗產性能，二是降低结构造价。

当前结构设计中存在许多问题，如为了赶丁期没有经过优化和深化设计勿忙岀图. 建材的浪费严重：抗震结构达不到抗震性能设计要求.存在明显河弱部位零.日前, 结构优化的实际应用远远落后于理论进展.特别是高层泡凝土结构的优化设计应用还不普遍.优化设计中重视构件尺寸的优化.而忽视结构轅体的优化.而且由F实际结构问题往往十分复杂.存在设计变量多、约束条件多、变駅离敬.受建筑功能限制较大等使丁程优化的目标无法实现，技术无祛推广应用.混凝上结构的优化与其他结构的优化有个显乘不同，就是塞与凶家设计规范和抗琏设计概念相结合，因此如果单纯从数学模型研究优化毘很难实现并推广应用的。

高层结构各控制指标相互耦合，结构调整反复试寡工作虽大，而且效果不理想，设计师难以把握结构构件与目标指标的灵敏度关系，结构的调整真有-定的旨目性・® 好是将结构槪念设计与优化分析软件相结合.实现优化软件自动迭代达到鼠优设计，足今后优化的发展趙势。

本文将基T通用有限元软件进行第构优化分析・设定优化冃标、优化参数和约束条件，通过优化舞法山软件自动完成抗蠢优化，井将其应用于带转换层结构、超高层框筒结构等典电结构形式，主要内容包括结构构件灵敏度分析法、通用优化软件实现品层结构优化设计的方法、优化设计软件的开发*在结构体系优化中，优化目标可以是结构刚度、变形、总造价，也可以将规范规定的刚度、变形、承教能力的下限作为约束条件乜将本课题研究得到的优化方法和工稈应用成果，用于高层混凝土结构优化设计中*将大大提高优化设计的有效性和效瘵.建筑结构优化主要体现在解决结构抗復性能和设计成本之间的矛盾。

从以往的优化的经验来看，优化设计后结构造价可降低约5^30%卩21。