具有模式渐变性的压电复合式振动能量收集装置结构优化建模和方法研究

项目名称： 具有模式渐变性的压电复合式振动能量收集装置结构优化建模和方法研究

项目编号： No.51405170

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 张俐

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 21万元

中文摘要： 压电复合式振动能量收集装置主要用于将振动能量转化为可用电能，被广泛应用于实际工程领域中，其传统的设计方法遵循经验设计原则，设计周期长，具有一定局限性。结构拓扑优化方法能有效地提高产品性能，减少设计周期，具有重要的理论意义和工程应用价值。本项目拟基于分段光滑的水平集，提出参数化的多相材料边界描述技术；研究动力学拓扑优化问题，构建复合材料结构优化问题模型；研究模式渐变约束的数学表达，探讨不同设计参数对装置性能的影响；研究基于移动渐近线方法的优化算法，构建多约束非线性问题的高效求解流程；结合以上研究基础，将研发成果应用到压电复合式振动能量收集装置的结构优化设计，推动压电智能结构拓扑优化设计的理论发展和工程应用。

中文关键词： 能量收集；拓扑优化；水平集；多相材料；模式渐变

英文摘要： Piezocomposite-based vibrational energy harvesting devices can be used to convert the vibrational energy into electric energy, and have found increasing application in Engineering. The traditional methods for the design of energy havesting devices are bas

英文关键词： Energy harvesting；Topology optimization；Level set；Multi-phase material；Pattern gradation