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。     

材料选型优化在结构减振中应用研究

以结构振动功率流为减振评价标准,基于金属铺层假设,以结构材料属性、材料铺层数量为设计变量,建立基于金属-复合材料的材料选型结构动力学优化模型。并以船艇钢-复合材料组合结构基座为例进行多设计变量、多约束条件的动力学优化研究。结果表明,采用功率流为目标的优化模型,结合金属-复合材料选型优化,可使船艇基座结构具有优异的抑振性能。计算结果验证了该方法的可行性与有效性。     

《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。     

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...     

吸振器底座对减振效果的影响研究

吸振器用于柔性结构的振动控制时,其底座的影响将不可忽略。为进一步了解底座影响的程度和特点,开展了相关研究。通过子结构导纳综合法建立了柔性主系统和有底座吸振器耦合的动力学模型,以系统中的净功率流和振幅为考核指标,进行了仿真研究。重点考察了底座安装位置、尺寸、质量以及底座安装点个数对减振效果的影响。研究结果表明:通过合理优化底座参数,能够有效拓展吸振器的减振带宽,进一步改善吸振器减振效果。     

变阻尼层复合梁式动力吸振器性能研究

为了有效降低弹性结构的振动响应,提出了新型变阻尼层复合梁式动力吸振器结构形式。以典型弹性薄板为控制对象,基于导纳功率流方法建立了多个复合梁在多个点与板耦合的振动模型,进行了吸振的理论及实验研究。通过对单个复合梁吸振效果的仿真分析,验证了变截面复合梁式动力吸振器具有吸振频带宽、吸振效果好的优点,并形成了一种确定复合梁参数的方法。进而对多个复合梁组合吸振效果进行了研究,理论与实验结果一致表明:在同一点安装多个不同吸振频率的复合梁进行组合吸振,可以拓展吸振器的吸振频带;在相近的多个位置分别安装复合梁进行组合吸振,其吸振效果可近似等效为各单个吸振器吸振效果的线性叠加;多个复合梁对弹性薄板进行组合吸振,效果明显。从而说明了新型变阻尼复合梁式动力吸振器用于弹性结构的有效性和可行性,也表明了变阻尼复合梁式动力吸振器具有可扩展性强的特点。     

基于功率流分析的结构声优化研究

功率流有限元法是分析复杂结构振动能量密度和强度的有效方法。在文中,结合边界元声学方程,将法向功率流定义为目标函数进行结构噪声问题研究。在数值分析中,用遗传算法对一加肋板结构进行了优化计算分析。计算结果验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

船舶宏观负泊松比蜂窝夹芯隔振器优化设计

对新型宏观负泊松比蜂窝夹芯船舶隔振器形状及尺寸设计方法进行研究,探讨蜂窝形状参数及壁厚对整体隔振性能影响。建立负泊松比蜂窝夹芯隔振器动力学分析有限元模型,给出蜂窝胞元壁厚、胞元宽度尺寸、胞元高度尺寸对隔振器结构应力、固有频率、底部振级及振级落差影响曲线;建立以蜂窝胞元壁厚、胞元宽度尺寸、胞元高度尺寸为设计变量的蜂窝夹芯隔振器动力学优化模型。结果证明了形状参数影响曲线的有效性,可为负泊松比蜂窝隔振器设计提供指导。     

驾驶室结构减振降噪的拓扑优化设计

针对驾驶室减振降噪,提出一种基于驾驶室声振耦合系统声学贡献度分析的结构优化方法.运用模态叠加法求解耦合系统在外界激励下的动力学响应,利用声学贡献度分析、评价并确定对驾驶员右耳声压贡献突出的板件,以贡献度最大面板区域为设计域、一阶固有频率最大化为目标函数对结构进行拓扑优化.结构优化改进后,耦合系统主要激振频率下驾驶员右耳位置峰值声压级降低29dB,表明在保持驾驶室结构重量相对不变的情况下运用该方法有效降低车内噪声.     

推进器系统激励下水下航行器结构中功率流分布特性及优化设计研究

以小型鱼雷式AUV作为研究对象,建立了参数化有限元分析模型,分别采用解析计算方法和nastran有限元分析获得输入功率流变化规律,验证有限元模型的可靠性。后处理得到AUV脊线上特征点在全频域范围内结构声强变化及AUV形体中功率流传播规律,结合PCL语言,得到AUV中功率流等值线分布,前后呼应展现了推进器系统激励下水下机器人中功率流传播特性。最后利用FEM优化平台结合振动功率流思想优化得到AUV壳体尺寸最优解,以蛛网图的形式对比了高低频处结构声强振动幅值与波动范围,印证了此优化思想。     

阻振质量复合托板减振效果试验研究

在双壳舷间结构声传递途径试验分析基础上,提出了阻振质量复合托板结构。通过典型双壳动力舱段振动及声辐射数值试验,分析了阻振质量截面参数、布置位置对刚性复合托板隔振性能的影响规律。通过开展大尺度舱段模型的振动特性试验,验证阻振质量复合托板的有效性。结果表明:阻振质量复合托板显著降低了舱段中高频的振动及声辐射,非耐压壳体20～4 000 Hz频段振动加速度级平均降低3 dB以上。     

周期性粘弹性复合圆柱壳的功率流

在振动和噪声控制工程中,人们广泛使用各种粘弹性阻尼材料,并将它们粘贴在结构上减少结构振动和噪声.本文研究在圆柱壳上周期性粘贴阻尼材料后,该复合圆柱壳中的波传播和功率流.分析结果表明阻尼层的刚度和损耗因子极大地影响圆柱壳中的波传播和功率流.对相同体积的阻尼材料,增加阻尼层的厚度可比增加阻尼层的长度更有利于减少功率流.     

复合材料结构拓扑优化设计研究

论述了复合材料结构拓扑优化设计的基本原理与方法、国内外研究现状以及在三维编织复合材料设计中的应用.最后,列出了复合材料结构拓扑优化设计的发展方向、需要解决的问题以及可能的解决方案等.     

窄带随机激励下的结构动力学拓扑优化设计

基于模态截断法和一些近似处理,导出了一套窄带随机均方动响应及其灵敏度公式,再根据工程实际要求,研究了静载荷和窄带随机载荷作用下结构的动力学拓扑优化设计方法和算法,提供的算例显示了本方法的合理性和有效性。     

简谐激励下阻尼复合结构多尺度拓扑优化设计

目的 为得到抗振性能良好的板壳结构,保证设备的正常工作,文中提出一种板壳阻尼复合结构多尺度优化设计方法。方法 以动柔度为目标,建立频域激励下和固定频率点激励下板壳阻尼复合结构中阻尼材料宏观分布和微结构协同设计的多尺度问题的数学模型,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度,并基于移动渐近线法求解优化数学模型。结果 所提多尺度设计方法可以有效获得板壳结构最优阻尼材料宏观布局和最优阻尼复合材料微结构构型,提高了结构的动力学性能,同时结果也表明涂敷阻尼复合材料结构的振动响应相较于仅涂敷单一阻尼材料的振动响应大幅减小。结论 研究表明,不同激励频率下阻尼材料的宏观分布形态不同,阻尼材料主要分布于结构模态振型位移的最大处和支撑端,通过加强结构的刚度,抑制了结构变形,减小了振动响应。微结构构型基本类似,其基本形态都是低刚度、高阻尼材料呈条状分布,条状分布的阻尼复合材料微结构在受弯方向上的刚度较大,可以有效抵制结构的弯曲变形。     

地面运动激励下结构的动力学形状优化设计

通过推广和修改ESO方法来进行结构形状优化设计，以达到控制地面运动激励下的结构随机动力响应的目的，根据工程实际要求，用随机动力学理论构造具有白噪声功率谱的地面运动的随机响应表达式。基于特征导数的模态截断法和近似处理，导出了一套平均均方动响应的灵敏度公式，在优化软件上实现了形状优化算法，提供的算例显示了本方法的合理性和有效性。     

复合柔性结构航天器动力学建模研究

柔性航天器动力学建模的传统方法是采用混合坐标法,针对中心刚体带大型柔性附件类的航天器,这种方法在理论建模和工程应用方面都获得了极大的成功。在中心刚体加柔性附件类航天器柔性动力学研究成果基础上,通过计及柔性体与柔性体连接点间的复合位移变形,利用混合坐标法建立了复合柔性结构航天器动力学模型,其软件系统DASFA 2.0已初步用于工程分析设计。     

车身结构阻尼材料减振降噪优化设计

本文针对某一乘用车车身结构振动引起的声辐射,建立了车身结构、声学空腔以及声固耦合有限元模型,分析了该乘用车车身的声固耦合特性。通过对车身各板件的贡献度分析,确定了对车内噪声贡献度最大的壁板。针对该壁板的阻尼减振降噪优化设计,建立了拓扑优化模型,采用渐进优化算法（ESO）,计算了阻尼材料的优化布局。研究结果表明：阻尼材料的优化布局使阻尼材料的使用率大大提高,50%的阻尼材料用量能基本达到全覆盖阻尼材料壁板的降噪效果,阻尼结构优化设计对车内噪声控制具有一定的理论指导意义。     

基于有限元的复合绝缘子均压环结构优化设计

为了对复合绝缘子沿面电场强度进行计算，并通过均压环来限制局部场强。本文利用有限元软件ANSYS建立数学模型计算了1000kV复合绝缘子沿面电场强度的分布。在相对简单的二维模型中，通过大量计算，研究了均压环的各结构参数对沿面场强的影响，