结构-声场耦合系统声压响应优化设计研究

为了减小结构振动产生的噪声,基于结构-声场耦合有限元模型,对其在简谐力激励下的声响应进行了计算。在此基础上,以结构厚度为设计变量,保持结构重量相对不变并以设计变量的上、下限为约束,以设计域点在各频率响应声压平方和的平方根为目标函数,对其进行了优化设计研究。用软件N astran计算声响应及声敏度,基于iS IGHT对N astran的集成用可行方向法实施了优化。以一矩形板结构-立方体声场耦合系统为实例,得到了优化的结构厚度分布。优化后,设计域点的峰值声压级均有不同程度的降低,声压级降低最大值达32.8dB。结果表明声压响应优化设计,在保持结构重量相对不变的情况下,通过对结构重量的重新分布能达到较明显的降噪效果。     

声场-结构耦合系统特征值敏度研究

基于有限元模型分析了声场-结构耦合系统的左、右特征向量关系式，证明声场-结构耦合系统左特征向量可用右特征向量的分量来表示，基于此分析推导出声场-结构耦合系统的特征值敏度表达式。以一矩形声场-结构耦合系统为实例进行计算，基于Nastran对声场-结构耦合系统进行模态分析，用其内部的DAMP语言编程计算了特征值敏度。结果验证了该方法的有效性及正确性。     

参数不确定非线性系统的鲁棒镇定与鲁棒跟踪设计

针对参数不确定非线性系统的鲁棒镇定和鲁棒跟踪问题，提出了一种基于Lyapunov稳定性理论的非线性动态鲁棒控制器设计方法，将设计过程分为两步，第一步是针对标系统设计使其实现控制目标的控制器，第二步是在第一步的基础上，进一步设计控制器抑制由于不确定性因素所产生的原系统与标称系统之间的偏差，其优点是在设计的第一步可以直接利用基于精确数学模型建立的非线性控制系统设计方法，数值仿真验证了设计方法的正确性。     

结构不确定线性时滞系统的无记忆鲁棒镇定

针对状态和控制均存在时滞的一类结构不确定线性时滞系统，讨论了鲁棒镇定问题，当不确定性参数满足有界性条件时，提出了一种无记忆线性状态反馈控制控制，可保证闭环系统具有二次稳定性。     

声场-结构耦合系统灵敏度分析及优化设计研究

给出了低频声－结构耦合系统的有限元方程，并在此基础上提出声一结构耦合系统的包含尺寸和形状设计变量的优化设计模型，建立基于灵敏度分析求解的优化设计方法，重点推导了耦合系统的特征频率和声压级响应关于设计变量的灵敏度方程。在JIFEX软件中实现上述理论和算法，并通过灵敏度比较和优化设计的数值算例，进一步说明该研究方法对声结构耦合系统的工程设计具有实用意义。     

结构动力鲁棒优化设计方法综述

如何提高结构动力学性能的鲁棒性,以减小各种不确定性因素对设计结果的影响是当前学术界和工程界研究和关注的热点问题之一。该文阐述了结构动力鲁棒优化设计的基本概念,从基于Taguchi的方法、基于多目标优化的方法和基于响应面建模的方法三个方面对结构动力鲁棒优化设计的研究进行了综述。以双转子为例,从结构的动力响应要求出发,采用响应面建模、多目标优化的方法进行了设计并与采用Taguchi方法得到的结果进行比较。结果表明,基于响应面建模、多目标优化的方法能够获得多个具有鲁棒性的设计方案,在处理具有不确定性的结构动力学问题时有着很大的应用潜力。最后,对当前方法和后续研究内容作了简要总结和展望。     

切换区间系统的鲁棒指数稳定

研究一类连续切换区间系统的鲁棒指数稳定及其扰动衰减性能估计。利用平均驻留时间方法和线性矩阵不等式（LMIs）方法,得出了连续切换区间系统鲁棒指数稳定且满足扰动衰减度的充分条件。同时设计了系统的线性无记忆状态反馈控制器,所得结果均以LMIs的形式给出,求解方便。最后通过仿真实例验证了结果的有效性。     

基于6σ的动力总成悬置系统鲁棒优化设计

为提高动力总成悬置系统优化设计的鲁棒性,给出一种6σ鲁棒优化设计方法.将动力总成视为六自由度刚体,由四个橡胶悬置支撑在副车架上,每个悬置被简化成沿其三个垂直的弹性主轴方向具有刚度和阻尼的元件.将四个悬置的安装位置、三向静刚度和两个防扭悬置的安装方位角选为不确定性设计变量,设计变量的不确定性由其名义值加、减一个摄动量(或名义值的一个百分比)来表征.通过优化设计变量的名义值得到动力总成悬置系统的6σ鲁棒最优设计.优化结果表明,6σ鲁棒最优设计能够保证动力总成悬置系统以较好地鲁棒性满足固有频率、解耦率以及频率间隔的要求.     

车内噪声控制中的结构-声场耦合模态分析方法

车内噪声中的结构噪声是由车身结构振动与车内空腔声场的耦合产生的，传统的振动模态分析方法在针对车内噪声控制时由于没有考虑这种耦合特性而存在很大的局限性。本文在介绍结构－声场耦合模态分析方法的原理基础上，研究了该方法在车内噪声测试分析与控制中的应用与工程实现，并开发出了相应的测试分析系统。该系统在某车车内噪声控制中取得了明显的降噪效果。     

鲁棒优化设计方法在结构动力学中的应用

在传统的静力学鲁棒优化设计基础上,考虑时间t参数,通过优化系统目标函数和约束条件的鲁棒性,将鲁棒优化设计方法运用在动力学问题中。通过一个主系统的质量和刚度均有微小波动的二自由度模型减振器设计算例,与传统的优化设计方法相比,显示了鲁棒优化设计的优越性,能使结构具有更稳定的性能。     

含区间参数的结构-声耦合系统可靠性优化设计

针对复合材料结构-声耦合系统,充分考虑系统本身及外载荷的不确定性,基于区间理论建立了相应的有限元分析方法及可靠性优化模型。首先,利用区间对不确定参数进行定量化描述,根据有限元网格推导含区间参数的结构-声耦合内场问题的有限-有限元方程;借助改进的区间泰勒展开方法,快速确定结构响应与声场响应的区间上下界;随后,基于区间可能度建立含不确定参数的耦合系统可靠性优化模型。数值算例通过层合板铺层角度和厚度的优化设计,验证了所建立可靠性优化设计模型及算法的有效性。     

不确定环境下报废汽车逆向物流网络鲁棒优化

针对不确定环境下报废汽车逆向物流网络规划成本高的现实问题,以汽车生产商为主体构建了一个6层的报废汽车逆向物流网络。从经济、环境和社会3个角度出发,建立了多目标混合整数线性规划模型,研究了如何确定回收点、处理点和再制造点的位置、数量、等级和容量,以及网络各节点间运输量的分配。同时考虑回收率、运输成本、处理成本和再制造成本不确定因素,建立了鲁棒优化模型,基于鲁棒优化理论将半定规划模型转化为线性的鲁棒对应模型,并通过6个不同规模的算例验证了模型的准确性。研究结果表明：鲁棒模型在不确定环境下优于确定模型,处理成本和再制造成本对网络成本影响最大,为汽车生产商构建网络提供决策参考。     

板结构-声场耦合分析的FE-LSPIM/FE法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-最小二乘点插值法(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method,FE-LSPIM)推广到板结构-声场耦合问题的结构域分析中,提出了板结构-声场耦合问题分析的FE-LSPIM/FEM(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method/Finite Element Method),推导了FELSPIM/FEM分析板结构-声场耦合问题的计算公式。此方法在结构域中应用四边形单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近,继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘插值法的二次多项式完备性,提高了结构域的计算精度;在流体域中应用标准有限元模型进行分析。以一六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的FEM/FEM和光滑有限元/有限元(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FE-LSPIM/FEM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。     

板结构-声场耦合分析的有限元-径向插值/有限元法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-径向点插值法(Finite Element-Radial Point Interpolation,FE-RPIM)推广到板结构-声场耦合问题的结构域分析中,推导了FE-RPIM/FEM法分析板结构-声场耦合问题的计算公式。板结构-声场耦合分析的FE-RPIM/FEM法在流体域中采用标准的有限元插值函数;在结构域中采用有限元-径向点插值法,其形函数由等参单元形函数和径向点插值函数相结合构成,继承了有限元法的单元兼容性和径向点插值法的Kronecker性质,提高了插值精度。以六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的有限元/有限元法(Finite element method/Finite element method, FEM/FEM)和光滑有限元/有限元法(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method, SFEM/FEM)相比,FE-RPIM/FEM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。     

主动结构-声系统的鲁棒H∞控制实验研

基于H∞控制理论,建立了结构振动声辐射鲁棒反馈控制模型,利用混合灵敏度设计方法,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解.建立了一套以TMS320C30数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射鲁棒H∞控制实验系统.实验取得了在指定频带上较好的降噪效果.     

主动结构-声系统的鲁棒H_∞控制实验研究

基于H∞ 控制理论 ,建立了结构振动声辐射鲁棒反馈控制模型 ,利用混合灵敏度设计方法 ,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞ 控制问题求解。建立了一套以TMS3 2 0C3 0数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射鲁棒H∞ 控制实验系统。实验取得了在指定频带上较好的降噪效果     

低碳政策下基于区间的模糊多式联运路径鲁棒优化研究北大核心

针对不同碳排放政策下模糊需求的路径优化问题,在综合考虑运输成本、转运成本、时间成本及碳排放成本的基础上,建立基于区间的鲁棒优化模型,并在强制碳排放、碳税、碳交易以及碳补偿政策下对模型进行低碳转换,采用基于蒙特卡洛采样的灾变自适应遗传算法求解。以具有15个节点的多式联运网络进行算例研究,比较不同低碳政策下多式联运总成本和碳排放量,并分析不确定参数的影响。结果表明:对于需求鲁棒性的最大保守值的合理设置有助于引导企业运输决策;碳补偿、碳税、碳交易和强制碳排放政策的减排力度逐步减弱;选择不同的碳排放政策并调节最大保守值可以达到控制碳排放且降低总成本的目的。     

复合材料机翼鲁棒气动弹性优化设计

针对气动弹性结构, 利用遗传-敏度混合算法开展鲁棒优化设计。以大展弦比复合材料机翼的鲁棒气动弹性结构优化设计为例验证了鲁棒设计方法的适用性和有效性, 比较了鲁棒结构优化设计与传统优化设计的区别。研究结果表明: 在设计变量存在不确定性的情况下, 考虑鲁棒性约束优化得到的结构较传统优化结构具有更好的抗干扰性; 但鲁棒性的满足是以增加结构质量为代价的, 鲁棒性要求越高, 结构增重越明显。      

汽车动力总成悬置系统鲁棒优化算法

应用鲁棒优化设计理论,考虑设计变量的不确定性对优化设计结果的影响,建立鲁棒优化模型。以动力总成悬置系统能量解耦为目标,悬置刚度参数为设计变量,考虑设计目标的均值和标准差,建立动力总成悬置系统的鲁棒优化模型。针对粒子群算法求解容易陷入局部最优解的问题,采用混合粒子群算法对动力总成悬置系统的悬置刚度参数进行鲁棒优化,并用Monte Carlo方法进行分析,以考察设计值的变化对目标函数的影响。结果表明,优化方法可以有效提高悬置系统的鲁棒性。     

基于统计能量法的声场-结构耦合模型高频振动隔振分析

应用统计能量法软件计算高频域卫星的声场-结构耦合响应,并设计被动隔振与主动式有效载荷适配器相结合的减振方案。利用有限元建模和AutoSEA仿真进行减振模拟分析,证明综合隔振方案的提出有效减弱了各阶模态频率上的振动响应,同时也消除了声场振动声压的波动峰值。且充分说明AutoSEA仿真计算对于高频声场-结构耦合问题的可行性与准确性。