振动板减振降重多目标优化设计研究

减振降重设计是结构设计的重要内容之一,优化设计可在设计阶段通过对模型的定量修改, 获得理想的减振降重效果.基于有限元直接法计算振动板的频率响应,以板局部厚度为设计变量,计算振动速度对板局部板厚度的灵敏度;以振动板各节点振动速度平方和及重量的加权和最小化为目标,建立减小振动板振动速度和重量的多目标优化数学模型,用可行方向法实现优化设计.以两端固支振动板为研究算例,对其在1 Hz～200 Hz的振动速度和重量实现多目标优化;当权重系数相同时,各节点的振动速度都得到降低,降低最大值达0.228 m/s,同时结构重量减小了46.6 N.实例结果表明,优化设计通过对结构重量的重新分布, 可在较宽频段内同时减小结构振动和结构重量.     

结构声辐射有限元/边界元法声学-结构灵敏度研究

声学-结构灵敏度用于预测结构辐射声压随结构设计变量的变化,该值对结构降噪设计有重要意义。提出了基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度计算方法。基于有限元法计算结构动力学响应及响应速度灵敏度,基于边界元法计算结构辐射声压及声压对振动速度灵敏度。将两个灵敏度联合,得到声学-结构设计灵敏度。以中空六面体为研究实例,给出了激励频率为1~100 H z时,外场声压对壳厚度的灵敏度,并分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律。结果表明,基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度是有效和正确的。     

振动板速度最小化减振优化设计研究

减振设计是结构设计的重要内容之一，优化设计可在设计阶段通过对设计模型的定量修改获得理想的减振效果。基于有限元直接法计算振动板的频率响应，以板局部厚度为设计变量，计算了振动速度对局部板厚度的灵敏度；以振动板各节点振动速度的平方和最小化为目标，建立了减小振动板振动速度的减振优化数学模型，用可行方向法实现了优化。以一两端固支矩形板的振动为研究算例，对其在1Hz～200Hz的振动实施了优化；优化后振动板各节点在研究频率内的振动速度都得到了降低，降低最大值达0．311m／s。实例结果表明，优化设计通过对结构重量的重新分布可在结构重量相对不变的情况下，在一较宽频段内均得到减振效果。     

基于粗集数据分析的船型方案模糊优选法

利用粗集理论,对多个船型方案的数据进行分析,消除冗余的属性、简化决策的目标;然后利用模糊模式识别理论与模糊关系优选理论,建立多目标多层次模糊优选模型,以n个决策的目标特征值作为最低层次的输入,依次以低层次的输出作为高层次的输入,对每一层次的单元系统进行优选计算,最后用级别向量的特征值对各个船型方案进行排序,从中选择最优的船型方案.算例说明:模型建立正确、计算结果可信、各个方案的综合评判值离散性大.这一方法为合理选择船型方案提供了参考.     

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。     

冲击式水轮机的设计及发展趋势

冲击式水轮机由于结构简单,安装高程不受气蚀条件限制,因而在国内外得到了较为普遍的应用。本文概述了高水头冲击式机组的一些问题及其设计趋势。