粘彈性約束層阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法.pdf

1、粘彈性阻尼技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中抑制結(jié)構(gòu)振動與噪聲的一種重要手段，利用該技術(shù)可以有效提高系統(tǒng)阻尼，抑制結(jié)構(gòu)寬頻振動噪聲，達(dá)到顯著的減振效果。一直以來對粘彈性約束層阻尼結(jié)構(gòu)的研究主要集中在阻尼材料的整體敷設(shè)中，但已有部分研究表明，局部敷設(shè)時不僅會減輕結(jié)構(gòu)總質(zhì)量，甚至可以得到更好的阻尼效果，基于此，對結(jié)構(gòu)表面敷設(shè)的約束層阻尼材料進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計具有重要意義。
　　本文針對粘彈性約束層阻尼結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行研究，主要內(nèi)容包括:

2、r>　　(1)基于復(fù)模量模型表征的粘彈性阻尼材料本構(gòu)關(guān)系，建立粘彈性約束層阻尼結(jié)構(gòu)的有限元模型，并對其固有頻率、損耗因子和響應(yīng)進(jìn)行分析；通過算例分析和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所建模型的正確性；在此基礎(chǔ)上，研究局部敷設(shè)阻尼材料對整體結(jié)構(gòu)固有特性的影響。研究表明：對阻尼材料的使用量及其敷設(shè)位置進(jìn)行合理優(yōu)化，不僅可以提高其利用率，甚至?xí)@得更好的減振性能。
　　(2)針對粘彈性約束層阻尼材料敷設(shè)形狀與位置的優(yōu)化問題，建立以模態(tài)損耗因子為目標(biāo)函數(shù)的拓?fù)?/p>

3、優(yōu)化模型，基于模態(tài)應(yīng)變能法推導(dǎo)了目標(biāo)函數(shù)對設(shè)計變量的靈敏度，采用濾波技術(shù)消除棋盤格式，以粘彈性約束層阻尼薄板結(jié)構(gòu)為研究對象，基于漸進(jìn)優(yōu)化算法對阻尼材料布局進(jìn)行優(yōu)化，并通過實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證所得結(jié)果的正確性。
　　(3)基于變密度法建立粘彈性約束層阻尼結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，采用優(yōu)化準(zhǔn)則法推導(dǎo)出Lagrange乘子的迭代公式，通過對移動極限常數(shù)和體積約束等參數(shù)的修正，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)中約束層阻尼材料敷設(shè)形狀及位置的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得優(yōu)

4、化構(gòu)型的正確性。研究表明：基于漸進(jìn)優(yōu)化算法和變密度法所得到的拓?fù)錁?gòu)型大體相近，且基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計具有更好的效果和更高的優(yōu)化效率。
　　(4)針對某型號飛機(jī)的APU進(jìn)氣道壁板用粘彈性阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行減振時，采用變密度法實(shí)現(xiàn)以進(jìn)氣道壁板前四階模態(tài)損耗因子最大化為目標(biāo)函數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。研究表明：與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的減振效果進(jìn)行對比分析，采用拓?fù)鋬?yōu)化后的阻尼處理能夠在一定范圍內(nèi)降低壁板結(jié)構(gòu)的振動與應(yīng)力水平，提高壁板結(jié)構(gòu)的抗振動疲勞破壞能力