基础阻抗对筒型复合材料基座减振机制影响规律研究

提出一种新型复合材料筒型基座结构形式,应用阻抗理论预测基础阻抗对基座减振机制的影响规律.通过试验和有限元计算获得基座、船体板架和船体梁的静刚度特性.以振级落差为评价指标,针对两种基础安装的复合材料基座样机开展激振试验,研究基础刚度对基座减振机制的影响规律.研究表明:复合材料基座安装于船体梁上较船体板架更有利简壁间阻尼芯...     

复合结构减振优化设计模型研究

复合材料由于具有低密度、高阻尼和良好的比强度比刚度等特性而被工程结构设计广泛采用。复合材料结构设计的特点在于力学性能设计和结构设计相结合,设计变量多,影响因素更为复杂,优化设计工作显得尤为重要。基于不同减振评价指标,结构动力学优化设计可以采用不同优化模型,减振效果也相差很大。本文以钢-复合材料复合基座结构为例,研究采用功率流落差与振级落差进行减振效果评价,以结构总重量或评价点输出功率流等为目标函数,以钢板厚度、复合材料铺层数和铺层角度为设计变量,考虑应力约束时各种结构动力学优化数学模型,并采用多岛遗传算法进行求解,比较减振效果。研究表明,采用复合结构功率流优化模型能获得更佳减振效果。     

复合结构减振优化设计模型

复合材料由于具有低密度、高阻尼和良好的比强度、比刚度等特性而被工程结构设计广泛采用。复合材料结构设计的特点在于力学性能设计和结构设计相结合,设计变量多,影响因素更为复杂,优化设计工作显得尤为重要。基于不同减振评价指标,结构动力学优化设计可以采用不同优化模型,减振效果也相差很大。以钢 -复合材料复合基座结构为例,研究采用功率流落差与振级落差进行减振效果评价,以结构总重量或评价点输出功率流等为目标函数,以钢板厚度、复合材料铺层数和铺层角度为设计变量,考虑应力约束时各种结构动力学优化数学模型,并采用多岛遗传算法进行求解,比较减振效果。研究表明,采用复合结构功率流优化模型能获得更佳减振效果。     

夹芯复合材料基座激振试验研究

通过隔振理论分析,设计了偏心电机和电磁激振器两种激振试验方案,并讨论了两种激振方案中振级落差和插入损失的关系;分别对直骨架结构和曲骨架结构的夹芯复合材料基座模型进行了激振试验;通过频响分析比较了两种结构形式基座的固有特性;讨论了两种激振方案下基座的隔振效果,结果表明两种结构形式的夹芯复合材料基座均具有较好的隔振效果,且能够有效抑制高频共振。     

复合材料面板对筒型基座整体抑振机制影响规律研究

提出一种新型复合材料筒型基座结构形式，其面板采用夹芯结构设计；通过系统阻抗特性分析理论预测面板结构及材料参数对基座减振性能的影响规律；针对夹芯面板开展静/动力学特性试验；以振级落差为减振效果评价指标，通过激振试验研究了面板结构参数对基座抑振机制的影响规律。研究结果表明：在频段 ，夹芯面板刚度能有效控制基座减振性能，随着频率的增加，面板刚度抑振机制减弱，阻尼高频损耗抑振机制增强；夹芯面板芯材厚度的增加对基座高频抑振性能优于表层厚度增加；面板对基座减振耗能贡献高于环壁间阻尼芯材。     

高传递损失基座阻抗优化设计法

提出基于阻抗优化的高传递损失基座设计法,定义高传递损失的量化关系。该方法基于阻抗级和阻抗级落差描述基座的减振效果,通过阻抗综合优化设计获得高传递损失基座。以某水面舰船为例,采用有限元方法对舰船舱段内的基座进行频响分析,通过单点激振单点拾振、单点激振多点拾振的阻抗计算实例,验证了利用阻抗级来描述舰船基座减振效果的可行性。基于Isight平台的近似代理模型优化方法,对基座系统中方钢不同拓扑布局进行了分析,以方钢布置尺寸为设计变量实现了多因子阻振优化设计。高传递损失基座的阻抗优化设计方法可为工程中基座减振设计提供参考。     

约束阻尼结构的双向渐进拓扑优化

针对约束层阻尼板的拓扑优化问题,以模态损耗因子最大化为目标函数,约束阻尼材料体积分数为约束条件,建立了约束阻尼板的拓扑优化模型。基于模态应变能方法,推导了目标函数对设计变量的灵敏度。采用双向渐进优化算法(BESO)对约束阻尼材料的布局进行了拓扑优化,获得了约束阻尼材料的最优拓扑构型,并与渐进优化算法(ESO)进行了比较。研究结果表明：双向渐进优化算法相比单向渐进优化算法,获得的模态损耗因子更高,阻尼减振效果更好。     

《有限元功率流落差计算方法研究》

给出基于有限元法的各种力学构件如隔振器、梁、板及其组合结构有限元功率流计算公式。通过对板梁组合结构有限元功率流落差与振级落差计算,研究两种评价方法的优缺点。研究表明,减振设计中应综合关注振级落差与功率流落差,协调降低,这样才能获得较佳的系统减振效果。     

阻振质量-刚度-阻尼材料配置同步优化的基座声学设计

提出了一种通过配置阻振质量、优化构件尺寸和阻尼材料的基于声功率级约束的基座优化设计方法。不同于以往通过基座减振优化设计进而减小辐射噪声的方法,验证了基座声学优化设计对声隐身特性的直接效果。分别建立阻振质量单独优化、阻振质量-基座刚度同步优化、阻振质量-基座刚度-阻尼材料综合优化三种基座声学优化模型,比较了三种优化模型的优缺点。通过建立某算例基座声学动态代理模型,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络方法进行优化计算,得到满足设计要求的最优设计,拟合误差较小,结果较为可信。     

综合考虑减振与抗冲击性能的复合基座设计方法

常规基座减振与抗冲击性能在设计中难以兼顾,为此提出了一种利用蜂窝构建负泊松比效应,采用组合结构型式,结合结构动力学优化设计技术的新型减振与抗冲击复合基座设计方法。以某舰用设备基座为例,采用数值方法,对新型复合基座减振与抗冲击机理进行研究。研究表明,常规面板、常规肘板和蜂窝腹板组合式复合基座减振抗冲击是利用了阻抗失配和蜂窝结构吸能两种效应。建立了以基座面板厚度、肘板厚度和腹板蜂窝胞元壁厚为设计变量,在单一减振指标约束和减振抗冲击双指标约束下的复合基座动力学优化设计模型。数值优化结果证明,采用新型负泊松比效应蜂窝腹板组合结构,利用减振及抗冲击双指标约束下的动力学优化设计模型,可设计出减振与抗冲击能力俱佳的复合基座。