形狀優(yōu)化與有限元網(wǎng)格重構(gòu)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)化程度的迅猛發(fā)展，噪聲污染日趨嚴重，結(jié)構(gòu)振動是噪聲的主要來源之一，結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性優(yōu)化設(shè)計可以降低噪聲，而通過改變形狀降低噪聲是一種重要的方法。如何用較少的設(shè)計變量控制和描述復(fù)雜形狀的變化，在優(yōu)化過程中保證重構(gòu)的有限元模型不發(fā)生畸變，采用何種優(yōu)化算法可以方便的將聲學(xué)特性作為目標函數(shù)進行形狀優(yōu)化等，都是形狀優(yōu)化中的關(guān)鍵問題。針對這些難點，本文以結(jié)構(gòu)聲輻射功率為目標函數(shù)，通過基本形狀向量的權(quán)系數(shù)描述和控制結(jié)構(gòu)形狀，參數(shù)化建模進行網(wǎng)格

2、重構(gòu)，利用遺傳算法優(yōu)化復(fù)雜結(jié)構(gòu)。具體研究工作如下：
　　(1)介紹了形狀優(yōu)化理論及其數(shù)學(xué)模型，闡述了基本形狀向量法理論，并對該算法獨立性檢查、結(jié)構(gòu)內(nèi)部從屬變動和生成技術(shù)等一些核心問題進行了研究。
　　(2)對形狀優(yōu)化過程中新結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格重構(gòu)問題，引入?yún)?shù)化建模的概念，建立基于基本形狀向量法的有限元網(wǎng)格重構(gòu)APDL語言程序，用實例驗證了程序的正確性。
　　(3)本文使用遺傳算法進行優(yōu)化，闡述了該算法中的核心操作理論，給

3、出編程中所需設(shè)置參數(shù)的選取準則，并完成遺傳算法Matlab編程。
　　(4)本文目標函數(shù)為結(jié)構(gòu)聲輻射功率，采用波疊加法編程計算，為此研究了波疊加法理論，并通過實例與邊界元法進行對比，驗證其正確性。對幾何平板、復(fù)雜曲面和封閉箱體進行了聲輻射形狀優(yōu)化，效果非常明顯。
　　(5)為了將本文方法應(yīng)用于實際電機聲學(xué)特性優(yōu)化中，建立了電機有限元模型，通過試驗?zāi)B(tài)與仿真模態(tài)對比驗證其正確性，進行了電機振動響應(yīng)分析和輻射噪聲計算，分析知蓋板