阻尼结构的减振特性及其拓扑动力学优化研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shawn200904
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
阻尼结构减振是一种实用的、有效的被动控制减振技术,而黏附粘弹性阻尼材料是一种常用的方式。在一些对产品性能要求较高或近乎苛刻的行业领域,如航空航天、武器装备等,对附加减振阻尼材料势必提出更高的动力学特性要求。研究阻尼结构的振动特性和减振最优,必然显得尤为重要。本文重点研究了在动力学方面阻尼结构减振特性和阻尼材料的拓扑优化方法。构建阻尼结构的动力学有限元模型是研究工作展开的基础。考虑到阻尼材料的粘贴厚度与长宽相差较多的数量级,一般地呈现薄板壳结构的特性,进而引入了阻尼结构层与层之间位移场的连续性。在此基础上,给出了位移场方程并据此建立了结构的动力学分析有限元模型理论。基于ANSYS二次开发编程语言对模型进行求解并利用实验数据和解析数据验证了该模型的有效性,为后续研究拓扑动力学迭代优化提供了计算基础。从微分角度,研究不同体积、不同位置的阻尼材料作用于结构减振时带来的利弊,形成对阻尼材料应用拓扑优化的构想。将静力学中研究应用成熟的变密度法拓展至动力学领域。以阻尼材料用量、振动特征方程、模态频率为约束,以多模态损耗因子倒数加权和最小为目标,建立阻尼结构拓扑优化模型,并引入MAC因子控制结构的振型以避免跃阶。在引入质量阵惩罚因子基础上,推导出优化目标灵敏度。在接下来的仿真中,发现了灵敏度数值的正负性不统一影响优化迭代格未更新每一个设计变量,分析了产生不连续寻优的根本原因。鉴于考虑目标函数的非凸性,而采用常规优化准则法(OC)则寻优可能会使拓扑变量出现负值或陷入局部优化解,故引入数学规划移动渐近技术对OC法进行改进,从而将全体拓扑变量纳入改进算法的优化迭代过程,演算了其数学推导过程,提出∞-范数的概念。编程实现了阻尼结构改进OC法拓扑动力学优化并对改进算法性能进行了仿真。应用本文研究的减振有限元模型和改进算法理论,仿真常见的阻尼结构,并从单模态和多模态以及谐响应特性分析方面给予了优化结果数据分析展示。研究结果表明,引入层层位移场连续的有限元模型具有较高的精度,阻尼材料使用量50%-80%时减振效果较好以及粘贴在应变最大处减振最佳,优化中自由结构的模态损耗因子均有所下降而约束阻尼结构有一定的增加。在对OC法优化的对比分析中,改进算法迭代稳定性更好、寻优效率更高、更具全域最优性。谐响应分析进一步说明了多模态优化的改进算法更能较好地抑制共峰幅值。
其他文献
狼是中西方文学作品中着墨最多的动物之一。狼的形象在人类文明演变的过程中荣辱并存,而文化的差异也造成了对狼认识的迥然不同。进入20世纪以来,随着生态文学的兴起,以狼为
请你把1—9分别填到图中的空格里(可重复使用),使四道算式的计算结果都等于36。小朋友,你会填吗?
请在A、B两个算式的八个方格内填入0—9这10个数中的8个数(除6和1外),要使两个等式都成立,该如何填呢?
叶面施肥是作物生长中后期经常采用的一种施肥方法,具有针对性强、吸收速度快、不受土壤环境因素影响、养分利用率高、施肥量少、增产效果显著等特点。其技术要点是:
农民工跨越户籍鸿沟,成为当地城市户籍居民是亿万农民工的梦想!这个梦在珠海即将成真。
2017年12月15日,随着满载货物的货机航班冲向蓝天,宣告上海年航空货量突破400万吨,成为继中国香港、美国孟菲斯后全球第3个年航空货量400万吨以上的城市。这是上海继去年成为
机电工程作为高速公路建设的重要组成部分,其施工质量关系到高速公路的正常运营以及公路整体安全性、可靠性。因此,在工程建设的施工中需要注意机电工程的质量控制,并最终提
目的探讨半髋关节置换术和锁定钢板内固定术治疗老年A2型股骨转子间骨折的临床疗效。方法2010年8月至2014年7月我科收治老年A2型股骨转子间骨折患者80例,均为新鲜的单发骨折
在幕墙结构设计过程中,防火封堵结构的设计占据着十分重要的作用,其质量直接影响到了整个幕墙的性能,所以在这样的情况下,我们必须要重视防火封堵构造的设计工作。本文主要分
我国水果资源丰富,由于当前生产技术和贮藏保鲜管理不当等原因,致使每年都有大量的水果因达不到优质果标准而卖不上价和卖不出去。如果把残次水果加工制成果醋,既可增加食醋品种