基于拓扑优化的地震计机械摆结构设计

发布时间：2023-06-05 03:22

　　地震计广泛应用于地震信号监测、地震预报预警、油气田勘探、工程勘察和监测、矿井系统及矿井安全等领域。对于地震计系统而言,机械摆是其重要组成部分之一,机械摆的频率特性影响了地震计频带范围。传统的参数优化方法改变不了机械摆的拓扑结构,因此,本文采用拓扑优化方法设计出自振频率更低寄生频率更高的新型拓扑结构机械摆,对拓展地震计频带范围提供新的研究思路。本文对地震计工作原理进行研究,得到地震计机械摆的自振频率影响地震计频带范围,为拓宽地震计的频带范围对传统结构地震计机械摆进行拓扑优化设计。利用ANSYS SpaceClaim建立传统结构机械摆进行有限元模型,采用ANSYS Workbench对传统结构机械摆进行静态结构分析、模态分析、谐响应分析,确定了传统结构地震计机械摆性能。制定拓扑优化设计方案,建立基于SIMP变密度法的机械摆拓扑优化数学模型,以机械摆自振频率最小为优化目标,利用ANSYS Workbench软件中的拓扑优化模块Topology Optimization,采用MMA拓扑优化算法对传统结构机械摆进行拓扑优化得到新型拓扑结构机械摆,通过静态结构分析、模态分析、谐响应分析等仿真分析其...

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 地震计研究现状
    1.3 拓扑优化的研究现状
    1.4 研究内容
第二章 地震计机械摆有限元模型的建立及分析
    2.1 地震计工作原理
    2.2 传统结构机械摆有限元模型的建立
    2.3 传统结构机械摆性能的仿真分析
    2.4 本章小结
第三章 地震计机械摆结构拓扑优化设计
    3.1 拓扑优化方法
    3.2 拓扑优化数学算法
    3.3 机械摆拓扑优化数学模型
    3.4 传统结构机械摆结构的拓扑优化设计
    3.5 新型拓扑结构机械摆与传统结构机械摆性能对比
    3.6 本章小结
第四章 新型拓扑结构地震计与传统结构地震计测试与分析
    4.1 新型拓扑结构机械摆与传统结构机械摆的装配
    4.2 新型拓扑结构机械摆与传统结构机械摆频率测试
    4.3 新型拓扑结构地震计与传统结构地震计频带测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3831588