复合环境激励下的声振耦合分析

基于有限元和边界元理论,建立了仪器舱典型结构的耦合模型,分析了声振耦合对结构响应的影响。当典型结构经受随机振动+混响声场复合环境激励时,采用随机分析的原理,用谱分析的分析方法定性的分析结构的动力响应情况,推导了节点响应谱密度的计算公式,解决了Sysnoise软件同时对声振复合环境进行数值模拟的问题。仿真结果表明：声振耦合影响结构的响应,且在各频率上影响程度不同,在低频时较弱,相当于附加阻尼的效果,随着频率的升高,耦合程度随之加强,改变了结构的响应分布;对声振复合环境数值模拟,在低频部分,随机振动激起的响应占主要部分,随着频率的升高,混响声场激起的响应占主要部分,混响声场激起的模态数也要多于随机振动激起来的。     

基于复合优化方法立式数控加工中心的多目标优化设计

为实现加工中心动静态性能不低于优化前性能,达到整机重量最轻的要求,本文提出了一种复合优化方法来研究多变量、多约束和多目标的数控加工中心优化设计。采用有限元分析和实验模态测试方法分析各大件动态性能,并验证了有限元模型的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大变形及应力等。以柔度为目标,采用变密度法拓扑优化设计立柱结构的外形框架;以固有频率为目标,基于元结构的可适应性动态优化方法设计加工中心的筋板结构;以固有频率和质量为目标,基于响应面法的尺寸优化确定各结构的最优尺寸。最后将优化后的各大件进行整机装配,分析校核整机动静态性能。分析结果表明,优化后的整机在保证加工中心动静态性能的条件下,整机质量从12749kg减少到12127kg,减重达到4.9%,达到了整机的优化设计要求,说明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

考虑声振耦合的平板结构声振特性优化研究

研究多个动力吸振器优化结构的声振特性。根据Hamilton变分原理建立多个动力吸振器—平板—介质系统的声振耦合动力学方程,给出简支边界条件下耦合方程的解;以吸振器的质量、刚度、阻尼和位置为设计变量,以平板结构表面平均振速级和辐射声功率级为优化目标,采用遗传算法进行优化研究。研究表明:在一定频段内,单个动力吸振器能够降低优化目标10 d B左右,采用多个动力吸振器能够控制结构较宽频带的噪声;对于水下结构,可采用两个动力吸振器进行优化,但不能将空气中吸振器的优化结果直接用于水下结构。研究结果可为动力吸振器的减振降噪设计提供理论依据。     

空气滤清器的声振耦合特性分析及优化

利用LMS Virtual lab软件对某空气滤清器的声振耦合特性进行分析。计算空气滤清器在模拟发动机激励下,壳体结构与空气滤清器内部声腔耦合产生的辐射噪声。并分析结构模态对辐射噪声的贡献量。为提高空气滤清器的结构特性,根据分析结果,利用Hypermesh软件中的Optistruct模块对空气滤清器的壳体进行形貌优化,提出较好的优化方案。     

基于PolyMAX的声固耦合模态试验研究

白车身的结构模态频率和模态振型反映了汽车车身结构的固有特性,对车内噪声有重要影响。车内空腔跟车身结构一样,同样拥有模态频率和模态振型。采用LMS数据采集系统对某国产SUV进行车内空腔声学模态试验。首先基于传声器阵列的方法获取响应点的信号,然后利用PolyMAX方法提取声学模态频率及振型。将声学模态频率与白车身结构模态频率进行对比分析,结果表明：车内空腔的第一、二阶声学模态分别跟白车身的第四、十阶结构模态有很强的耦合。最后通过实车测试验证了声固耦合共振时低频轰鸣的存在。可以在关键部件增加板厚、顶盖和地板附加阻尼层、顶盖加加强筋等方式改变车身结构的局部模态来破坏车身结构模态和声腔模态的强耦合状态,降低车内的低频轰鸣声     

基于分段常数水平集方法的声振耦合系统拓扑优化

针对结构与无限大声场的声振耦合系统中结构的双材料拓扑优化问题进行了研究。采用有限元与边界元方法分别对结构和声场进行离散。基于分段常数水平集(piecewise constant level set,PCLS)方法,构造了结构的刚度阵、质量阵与阻尼阵。优化目标选为最小化结构指定位置的振幅平方,采用伴随变量法进行灵敏度分析。引入二次罚函数方法来实现体积约束,基于灵敏度信息对优化参数进行重新定义,克服了参数的问题依赖性。数值结果表明优化设计可以显著降低结构的振幅,证实了优化方法的有效性。不同算例下体积约束在相同优化参数下均得到很好满足,说明了重新定义参数的优越性。     

硅片机器人大臂结构多目标拓扑优化设计

目的为了改善硅片机器人结构的静、动力学性能,实现结构的轻量化设计。方法引入多目标优化理论,并结合层次分析法,实现硅片机器人大臂的结构优化设计。依据设计方案分析大臂的受力情况,采用固体各向同性材料惩罚模型分别构建多目标优化数值模型,并运用优化准则法进行优化求解。引入数理统计中的层次分析法确定各子目标函数的权重比,依据折衷规划组合方法构造关于静刚度和一阶固有频率的总目标函数。结果优化结果可知,大臂的柔度从26.890 mm/N降到13.221 mm/N,一阶固有频率从556.86 Hz增加到629.90 Hz,结构质量从1.48 kg减少到0.583 kg。结论多目标优化结果表明,基于多目标优化理论对硅片机器人大臂结构的改进设计,不仅有效地提高了其静刚度特性,一阶固有频率的提高说明大臂结构能抑制振动能力的提升,还实现了大臂结构轻量化设计。层次分析法的引入为多目标优化问题中各子目标函数的重要性提供了客观的理论依据。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构声辐射主动控制研究

对结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做定性的分析,给出声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行辐射声场控制的定量计算,并和其它布置方法进行控制结果比较.通过计算比较可以看出,提出的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,明显优于基于振动模态应变贴片理论方法所得到的控制效果,得出若干结论供参考.     

球磨机旋转简体的声振耦合特性分析

球磨机噪声主要来源于旋转简体的振动。为减小结构振动产生的噪声,基于结构-声场耦合有限元方法,对旋转简体的声、振特性进行分析,阐明筒体的结构振动模态特性,结构声模态特性及其声振耦合的关系,并找出对筒体噪声辐射效率贡献量较大的几阶结构模态。该分析结论对球磨机噪声机理的研究、有存储作用。     

基于声振信号EMD分解的轻微碰摩故障诊断方法研究

针对转子系统局部碰摩故障特征及声音振动信号特点,采用一种基于声振信号经验模式分解(Empirical Mode Decomposition简称EMD)的轻微局部碰摩故障诊断方法对滑动轴承碰摩故障进行特征提取。由于EMD分解不需要固定的基函数,根据信号特征自适应的调整,从而实现碰摩特征及旋转激励背景信号自动分解。通过设计滑动轴承缺油工况轴承碰摩试验,并进行振动全息测试分析,将所得声振信号本征模式函数时域特征和边界谱特征与转子径向位移及轴承座加速度信号对比分析,确定了碰摩部件;从而证明基于声振信号EMD分解的碰摩故障诊断方法的有效性。     

机械基础结构多目标拓扑优化设计方法

机械的基础结构在保证具有足够的刚度、强度和稳定性的条件下,经济性也必须要好,因此机械基础结构常采用内部布置有加筋板的箱体结构。以某机械基础结构为例,分别用基于经验设计的内部筋板布置方法和多目标拓扑优化方法进行优化设计,得到了2 种设计方案;比较了2 种方案的动静态力学性能。结果表明,多目标拓扑优化设计的基础结构比一般经验设计的结构,刚度有所提高,而结构质量减小11. 21%,一阶固有频率提高25. 07%。     

碳纤维拉伸工艺优化的多目标动态规划方法

将碳纤维的数字化加工优化问题按阶段划分为若干多目标决策子问题。以其中的拉伸过程为例,按拉伸的时间顺序将其划分为6个阶段,以原丝线密度、强度和断裂伸长率为优化目标,提出了一种碳纤维拉伸工艺优化的多目标动态规划方法。以实验数据为基础,拟合出产品性能与生产工艺的关系。采用专家打分,确定各拉伸阶段的权重,合理分配拉伸比。     

基于Ansys Workbench的快装箱多目标优化设计

目的研究快装箱在压力作用下的静态特性,并对其结构进行多目标优化设计。方法通过Ansys Workbench建立快装箱的几何模型和有限元模型,对快装箱进行静态分析。以快装箱的各箱板厚度和各钢边厚度为设计变量,以快装箱的质量、最大变形量和最大等效应力为目标函数建立多目标优化的数学模型,对快装箱进行多目标优化设计,并且分析对比优化前后的结果。结果通过分析获得的优化前后快装箱的箱板厚度和钢边厚度都有所减小,在保证强度和刚度的条件下,使得总质量减少了9.018%。结论经分析快装箱的多目标优化设计是合理的,在满足使用要求的前提下,减少了总质量,节约了材料,降低了成本。     

车辆室内噪声的统计能量分析优化仿真

根据统计能量分析的方法,建立国内某种商务车的SEA模型,在其室内噪声的控制和预测中,应用优化设计方法对隔声与吸声方法的使用进行了优化设计,SEA仿真结果表明,其降噪后的结果与实际中有着良好的一致性,所选择的降噪方法是可行的.     

基于粒子群与聚类的多目标优化算法

针对粒子群优化算法容易陷入局部最优的问题,提出了一种基于粒子群优化与分解聚类方法相结合的多目标优化算法。算法基于参考向量分解的方法,通过聚类优选粒子策略来更新全局最优解。首先,通过每条均匀分布的参考向量对粒子进行聚类操作,来促进粒子的多样性。从每个聚类中选择一个具有最小聚合函数适应度值的粒子,以平衡收敛性和多样性。动态更新全局最优解和个体最优解,引导种群均匀分布在帕累托前沿附近。通过仿真实验,与4种粒子群多目标优化算法进行对比。实验结果表明,提出的算法在27个选定的基准测试问题中获得了20个反世代距离(IGD)最优值。     

基于差异演化算法的网络计划多目标优化

为了提高施工企业的经济效益，在综合考虑成本、质量和进度的基础上，提出了工期－净收益－质量多目标优化模型，并采用一种新颖的进化算法即差异演化算法对该模型进行求解，最后通过工程实例验证模型和算法的有效性。     

基于ACO的瓦楞纸高浓磨浆过程多目标优化

目的在确保磨浆质量的前提下,提高磨浆产量、降低磨浆能耗,进而提高瓦楞纸的产量,降低生产能耗。方法在分析并建立高浓磨浆过程数学模型的基础上,针对该数学模型多目标、非线性的特点,提出一种采用编程简单、鲁棒性强的ACO(蚁群算法)对该多目标优化问题进行求解的新方法。结果 Matlab仿真结果表明,ACO在求解高浓磨浆过程多目标优化问题时,能够快速地找到符合生产工艺要求的最优解。结论基于ACO的多目标优化不仅提高了瓦楞纸制浆产量,而且降低了生产能耗。同罚函数相比,更好地实现了优质、高产、低能耗的生产目标。     

基于流固耦合与多目标拓扑优化的低噪声塑料机油冷却器盖优化设计

机油冷却器盖属于薄壁件,距离振动激励源较近,容易产生较大的振动噪声,且内腔冷却液的存在对机油冷却器盖的振动噪声有着很大的影响。为有效的对塑料机油冷却器盖的振动噪声进行仿真研究及优化,将流体冲击压力作为预应力的同时,结合塑料机油冷却器盖与内腔流体的流固耦合模型,采用流固耦合的方法对塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行了预测评估;根据预测结果,识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;以降低塑料机油冷却器盖整体噪声为总目标,以提高各贡献度较大的耦合模态频率为子目标,利用加权指数法建立了多目标优化函数,对塑料机油冷却器盖结构进行了多目标拓扑优化。结果表明,优化后降噪效果明显,总声功率级降低了1.79 dB。     

产品操作界面元素布局多目标优化设计

目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次性、相关性、简洁性和舒适性四个界面布局基本原则,并依据原则构建了界面元素布局多目标优化数学模型,在此模型的基础上采用改进的遗传算法,建立基于遗传算法的界面元素布局多目标优化方法。结果给出产品操作界面布局设计的基本原则,提出一种基于遗传算法的产品操作界面元素布局的多目标优化方法及流程。结论提出的布局原则和优化方法能较好地协助设计师获得满足设计需求的布局方案,实例结果表明了理论模型的合理性与遗传算法对于界面元素布局多目标优化问题求解的有效性。