基于材料选型优化的金属-复合材料组合结构-声辐射优化

基于金属铺层假设,以结构材料属性和材料铺层数量为设计变量,建立了基于金属-复合材料的材料选型结构-声辐射优化设计模型。以钢-纤维增强复合材料组合结构为例,开展了多设计变量、多约束条件的结构-声辐射优化研究。最后,采用遗传算法进行求解,实现了结构材料的转换。数值算例表明,通过金属-复合材料组合结构的材料选型优化,可以有效降低钢-纤维增强复合材料结构的振动和声辐射。文中的研究方法为结构材料的分布优化提供了一种可行有效的思路。     

自由阻尼层结构阻尼材料配置优化的拓扑敏度法

提出阻尼胞单元和阻尼拓扑敏度等概念，建立了基于阻尼拓扑敏度综合评价的阻尼材料拓扑优化准则，并用于自由阻尼层结构振动控制中阻尼材料的配置优化。建立待控结构阻尼材料布局的拓扑基结构，计算各单元的阻尼拓扑敏度。再建立考虑重量目标及结构频响峰值约束的阻尼材料配置拓扑优化模型。根据所提出的阻尼材料拓扑优化准则，求解上述配置优化问题，确定阈值和各单元拓扑值。并用若干典型结构算例，验证所提出方法的正确性，讨论了阻尼材料布局拓扑基结构的规模与优化效率的关系。     

基于能量分析法对阻尼钢板声辐射的优化研究

建立一个金属箱体,对阻尼钢板声辐射进行优化研究.在阻尼质量不变的情况下,采用渐进式优化算法,研究阻尼在钢板上的分布,以实现减少阻尼钢板声辐射的目标.首先,建立箱体和阻尼钢板仿真模型,采用渐进式优化算法,得到阻尼优化模型.对得到的优化模型进行仿真计算,并得到麦克风监测点的声压级,与初始模型的结果对比,实现2.1 dB的降...     

基于遗传算法的复合材料结构-声辐射优化研究

研究了外载荷作用下的复合材料结构振动响应和声辐射问题。在此基础上,分析了复合材料的结构一声辐射优化设计模型,基于遗传算法进行了对称型复合材料板结构的结构一声辐射铺层几何优化分析。数值算例表明,复合材料板结构的铺层数、铺层厚度和铺层角度等参数优化,可以有效降低结构的振动和声辐射。数值算例结果验证了优化方法的有效性。     

部分敷设阻尼材料的水下结构声辐射分析

基于统计能量分析（SEA）方法,分析了流场中部分敷设阻尼材料的有限长圆柱壳的声辐射特性,并进行了相应的声辐射试验测试。通过仿真结果与试验对比,验证了SEA方法在计算敷设阻尼结构的圆柱壳声辐射特性问题的有效性。在此基础上开展了部分敷设阻尼材料的水下结构辐射问题研究,分析了阻尼层敷设比例对水下结构振动与声辐射的影响;讨论了结构损耗因子对阻尼层减振降噪效果的影响。研究表明结构损耗因子对局部敷设于水下结构的阻尼层降噪效果有很大影响,本研究旨在为潜艇声学优化设计提供参考。     

基于非负声强的约束阻尼板拓扑优化研究

基于非负声强(non-negative intensity,NNI)对约束阻尼板声辐射问题作了分析及探讨,对约束阻尼板的阻尼材料的最优分布问题进行研究.使用非负声强识别结构表面对远场声辐射占据主要贡献地位的区域.使用固体各向同性材料惩罚(solid isotropic material with penalizatio...     

基于传递路径分析的车身阻尼材料拓扑优化

以某乘用车怠速工况下的车内噪声为研究对象,建立内饰车身的声-固耦合有限元模型,施加实测的加速度激励预测车内噪声响应。通过有限元模型获取系统传递函数,结合实测加速度激励建立传递路径分析模型,分析怠速工况下驾驶员右耳位置121 Hz频率处各路径的声学噪声贡献情况,以贡献量较大的路径为板件贡献量分析的激励输入位置,确定后地板为铺设阻尼的目标板件。以121 Hz处驾驶员右耳声压最小为目标,建立拓扑优化模型,对后地板阻尼进行布局优化。结果表明,怠速工况下121 Hz峰值频率处驾驶员右耳声压级下降5.59 dB(A),传递路径分析对阻尼结构优化设计具有一定指导作用。     

基于传递路径分析的车身阻尼材料拓扑优化

以某乘用车怠速工况下的车内噪声为研究对象,建立内饰车身的声-固耦合有限元模型,施加实测的加速度激励预测车内噪声响应。通过有限元模型获取系统传递函数,结合实测加速度激励建立传递路径分析模型,分析怠速工况下驾驶员右耳位置121 Hz频率处各路径的声学噪声贡献情况,以贡献量较大的路径为板件贡献量分析的激励输入位置,确定后地板为铺设阻尼的目标板件。以121 Hz处驾驶员右耳声压最小为目标,建立拓扑优化模型,对后地板阻尼进行布局优化。结果表明,怠速工况下121 Hz峰值频率处驾驶员右耳声压级下降5.59 dB(A),传递路径分析对阻尼结构优化设计具有一定指导作用。     

基于优化准则法的自由阻尼材料拓扑优化

基于各向正交惩罚材料密度法法,建立了以自由阻尼结构模态阻尼比最大化为目标,以阻尼材料体积为约束条件,以阻尼材料单元相对密度为设计变量的拓扑优化数学模型。推导了模态阻尼比对阻尼单元相对密度的灵敏度和设计变量的更新准则,基于优化准则算法用MSC.Nastran的Direct Matrix Abstraction Program语言编制了通用的阻尼材料拓扑优化程序。以一铝板-声腔耦合系统为对象,以结构一阶弯曲模态阻尼比最大为目标,利用该拓扑优化程序和有限元分析方法对铝板上的阻尼材料进行优化布置,并用试验进行了验证。把铝板全阻尼处理和拓扑优化后部分阻尼处理的降噪效果进行对比,在仿真环境中,参考点处声压分别下降了110.6Pa和107.7Pa,在实验条件下,参考点处声压分别下降了22.47Pa和20.91Pa,从而验证了优化方法的有效性。     

基于人工材料的结构拓扑渐进优化设计

首先,提出了一种在结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路。在此基础上,结合ESO方法和应力灵敏度,建立了结构有限单元增、删的准则, 给出了一种新的拓扑优化算法。算例表明该方法能采用固定有限元网格中不同的初始优化结构就可获得优化拓扑。由于其概念上的简洁性和应用上的有效性,该方法具有一定的工程应用价值。     

约束阻尼板结构振动声辐射优化

根据经典薄板理论,建立约束阻尼板有限元模型,将其视作镶嵌于无限大刚性障板,利用Rayleigh积分法推导结构的辐射声功率及灵敏度表达式。以一阶峰值频率或频带激励下的声功率最小化为目标,约束阻尼材料体积分数为约束条件,建立拓扑优化模型,采用渐进优化算法,编制了优化计算程序,获得了约束阻尼材料的最优拓扑构型,并与全覆盖板及基板的辐射声功率进行了对比。研究表明：以声功率最小化为目标,对约束阻尼材料布局进行拓扑优化,能有效抑制结构的振动声辐射,为结构低噪声设计提供了重要的理论参考和技术手段。     

圆柱壳体阻尼材料布局拓扑优化研究

采用渐进结构拓扑优化方法,以阻尼结构模态损耗因子最大化为目标,阻尼材料体积分数为约束条件,阻尼胞单元为设计变量,建立了圆柱壳体阻尼材料布局拓扑优化模型,对约束阻尼以及自由阻尼材料布局进行了拓扑优化。研究了阻尼结构模态损耗因子对阻尼胞单元位置的灵敏度,导出灵敏度计算表达式。根据渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态损耗因子达到最大化。给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化设计方法的正确性和有效性     

一般阻尼结构的模态阻尼优化设计

研究了一般阻尼结构的模态阻尼优化设计方法。该方法主要包含两方面的内容，一方面是在给定阻尼器个数和系数的条件下，研究如何找到最佳的安装位置，使结构的某几阶模态阻尼比达到最大；另一方面是在给定某几阶模态阻尼比的目标值的条件下，确定最佳安装位置和阻尼器系数．使结构的模态阻尼比达到指定的目标值。从模态阻尼与结构参数的关系式出发，利用类似于kronecker积展开的方法，导出模态阻尼比对于附加阻尼器的位置灵敏度表达式，从而确定阻尼器的最佳安装位置。对于第二类问题，通过拟牛顿法中的Broyden方法进行迭代，最终确定阻尼器的系数。本文方法简单，易于与有限元方法结合应用到工程实际结构。文中的算例证明了本文方法的可靠性和有效性。     

高分子辐射材料的研究进展

介绍了高分子辐射材料的开发研究现状,重点论述了高分子防辐射屏蔽材料、辐射聚 合材料、辐射交联材料和辐射接枝材料的研究发展。     

基于粒子阻尼的动力装置基座减振优化设计研究

以动力装置安装基座为研究对象,通过理论解释粒子阻尼的减振特性,借助有限元和离散元等仿真工具,确定粒子阻尼的初步设计方案,并通过振动特性及振动能量分析优化其布置位置,并对粒子的材质、粒径、填充率、表面摩擦因数、表面恢复系数等参数进行优化,确定最终的设计方案.设计仿真计算的模型验证试验台,通过减振特性测试,从粒子的材质、粒...     

利用粒子群优化算法实现阻尼比和频率的精确识别

摘要：本文提出了一种利用粒子群优化算法辨识阻尼比和频率的方法。该方法将系统频率、阻尼比、幅值和相位的辨识问题转化为非线性优化问题,引入粒子群优化算法寻找全局最优解。基于粒子群优化的阻尼比和频率辨识方法不需要测量激励信号,原理简单,实现容易。仿真和实验结果表明：基于粒子群优化算法的阻尼比和频率辨识方法不受邻近模态耦合的影响。在无噪声条件下具有较高的辨识精度,随着信噪比的逐步降低,辨识精度开始逐步下降。用低通滤波器滤除高阶模态后,得到的脉冲响应信号对频率、阻尼比、幅值的辨识精度影响很小,对相位的辨识精度影响很大。

     

沥青型阻尼材料的性能研究

以蛭石为阻尼剂,SBS、硅烷偶联剂(WD-50)等为改性剂制备了沥青型阻尼材料.结合正交试验法研究了主要影响因素(SBS、蛭石)对阻尼性能的影响,并进行了实际降噪模拟测试.结果表明,随SBS用量的增加,材料的损耗因子呈下降趋势;随蛭石用量的增加,损耗因子呈先降低后增加的趋势;当WD-50、蛭石、SBS的量分别为5.2%、13.0%、5.0%时,制备的阻尼材料性能最佳,降噪率高达26.1%.     

基于渐进结构优化的取料梁腹板拓扑优化

为了实现圆形堆取料机取料梁的轻量化设计,采用渐进结构优化方法(ESO)研究取料梁腹板的拓扑优化问题.在有限元软件ANSYS平台上利用其APDL语言进行二次开发实现了基于应力水平的渐进结构优化法,并结合使用灵敏度再分配技术控制棋盘格式,使各单元对结构性能的贡献或影响实现平滑过渡.最后获得了较清晰的取料梁腹板拓扑优化构形,为实现取料梁下一步设计及优化提供参考模型.     

壳间连接介质对双层壳声辐射性能的影响

研究了不同壳间连接介质的加筋双层壳的振动声辐射特性.基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了双壳体声-流体-结构耦合方程,计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级.结果表明,水层的耦合作用随频率的增高而降低,托板的耦合作用随频率的增高而增加,托板在内、外壳的振动传递中起着较大的作用.为了减小托板对振动及声辐射的影响,提出了阻尼托板结构,即在托板上添加阻尼材料,对含阻尼托板的圆柱壳声学特性进行了数值研究.结果表明,在中高频段,阻尼有效抑制了振动能量的传递,壳体的辐射声压明显降低,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的参考意义.