本文關(guān)鍵詞：約束阻尼板的結(jié)構(gòu)減振動力學(xué)優(yōu)化方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：機械結(jié)構(gòu)振動是引起機器工作質(zhì)量下降,效率降低的重要因素,是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)噪音的主要根源,嚴重時還會帶來結(jié)構(gòu)振動疲勞等重大問題。從而給人們生產(chǎn)以及生活帶來重大損失。旨在為工程結(jié)構(gòu)板的減振動力學(xué)設(shè)計奠定一定的技術(shù)基礎(chǔ),本文著力于約束阻尼板減振優(yōu)化方法的研究,其主要內(nèi)容如下:(1)針對目前各類結(jié)構(gòu)由于振動產(chǎn)生的不良后果,提出了一些常用的減振優(yōu)化方法,重點闡釋了拓撲優(yōu)化方法。先簡要介紹了拓撲優(yōu)化方法的概念,以及常用的變密度法和漸進法。給出了變密度法的數(shù)學(xué)模型以及迭代求解模型,闡析了拓撲優(yōu)化中常用的拉格朗日乘子法,連續(xù)線性規(guī)劃法以及遺傳算法,并說明了這幾種算法的優(yōu)點以及有效性。(2)研究了粘彈性阻尼材料的阻尼特性以及其動力學(xué)模型,給出了約束阻尼板的振動方程。推導(dǎo)了約束阻尼板的有限元數(shù)值法求解模型以及模態(tài)阻尼比的計算模型。闡述了Krylov縮聚理論,且把此理論有效地應(yīng)用在約束阻尼結(jié)構(gòu)的動力學(xué)計算中。(3)基于變密度拓撲優(yōu)化方法實現(xiàn)了約束阻尼板減振特性的動力學(xué)優(yōu)化。建立約束阻尼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型,推導(dǎo)模態(tài)阻尼比的表達式。對結(jié)構(gòu)靈敏度進行分析。為抑制棋盤格數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象提出了獨立敏度濾波的方法,并通過MAC矩陣來隨時地跟蹤優(yōu)化模態(tài)的振型,以此確保優(yōu)化過程的順利進行。通過實例研究分析了變密度法對自由阻尼以及約束阻尼板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果。優(yōu)化時,以模態(tài)阻尼比最大為目標函數(shù),體積為原材料的50%為約束條件。最后都得到了較好的優(yōu)化結(jié)果。但相較于自由阻尼,約束阻尼的優(yōu)化效果更佳。(4)基于拓撲漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化法實現(xiàn)了約束阻尼板粘彈性材料減振拓撲優(yōu)化布局,并將其與變密度法進行對比。建立約束阻尼板拓撲優(yōu)化模型。推導(dǎo)出模態(tài)損耗因子對設(shè)計變量的靈敏度,采用獨立網(wǎng)格濾波技術(shù)抑制數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象。最后通過實例說明漸進法的優(yōu)化效果并與變密度法進行比較。通過這兩種方法都能得到較好的拓撲優(yōu)化構(gòu)形,并能有效的改善結(jié)構(gòu)動力學(xué)性能,達到減振效果。所得優(yōu)化結(jié)果與材料本身的屬性(厚度、密度、彈性模量以及泊松比等)和外界約束條件密切相關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：減振 約束阻尼 拓撲優(yōu)化 變密度法 漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化法
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題的研究背景及意義8-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-16
• 1.3.1 拓撲優(yōu)化研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.2 拓撲優(yōu)化中數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀13
• 1.3.3 結(jié)構(gòu)動力學(xué)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.4 約束阻尼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-18
• 1.4.1 本文結(jié)構(gòu)圖16
• 1.4.2 本文主要內(nèi)容16-18
• 第二章 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的基本原理以及主要求解方法18-26
• 2.1 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化原理18-20
• 2.2 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化變密度法求解的基本思路20-24
• 2.3 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化模型的求解方法24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 粘彈性阻尼板結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析模型26-43
• 3.1 引言26
• 3.2 粘彈性阻尼材料的特性26-31
• 3.2.1 粘彈性材料的阻尼特性26-27
• 3.2.2 阻尼動力學(xué)特性的分析模型27-29
• 3.2.3 粘彈性阻尼減振結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)模式29-31
• 3.3 粘彈性約束阻尼板動力學(xué)方程推導(dǎo)31-33
• 3.4 約束阻尼板動力學(xué)方程的有限元求解模型33-39
• 3.4.1 三參數(shù)模型的阻尼結(jié)構(gòu)振動方程36-38
• 3.4.2 GHM模型的阻尼振動方程38-39
• 3.5 Krylov縮聚理論39-42
• 3.5.1 Krylov子空間40-41
• 3.5.2 投影矩陣L41-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 粘彈性約束阻尼板的變密度法拓撲優(yōu)化43-62
• 4.1 引言43
• 4.2 約束阻尼板結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化數(shù)學(xué)模型43-44
• 4.3 約束阻尼板振動特性參數(shù)的靈敏度44-48
• 4.3.1 阻尼比的靈敏度分析45-46
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)靈敏度46-47
• 4.3.3 響應(yīng)幅值的靈敏度分析47-48
• 4.4 設(shè)計變量優(yōu)化的更新準則48-49
• 4.5 抑制棋盤格現(xiàn)象49-51
• 4.5.1 抑制棋盤格現(xiàn)象的方法49-50
• 4.5.2 優(yōu)化準則濾波50-51
• 4.6 基于變密度法的求解51-52
• 4.6.1 求解的迭代收斂性51
• 4.6.2 采用MAC矩陣跟蹤模態(tài)振型51
• 4.6.3 結(jié)合各階的模態(tài)振型51-52
• 4.7 算例與討論52-61
• 4.7.1 基于變密度法的自由阻尼板結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化52-56
• 4.7.2 基于變密度法的約束阻尼板結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化56-60
• 4.7.3 小結(jié)60-61
• 4.8 本章小結(jié)61-62
• 第五章 約束阻尼板的漸進法減振拓撲優(yōu)化62-71
• 5.1 引言62
• 5.2 漸進優(yōu)化算法概述62
• 5.3 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化模型的建立62-63
• 5.4 約束阻尼板拓撲優(yōu)化模型的分析63-66
• 5.4.1 靈敏度分析63-64
• 5.4.2 抑制數(shù)值不穩(wěn)定的方法64-66
• 5.4.3 優(yōu)化流程66
• 5.5 數(shù)值算例與討論66-69
• 5.6 本章小結(jié)69-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 本文研究工作總結(jié)71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 參考文獻73-76
• 致謝76-77

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1 鄧揚晨,張衛(wèi)紅,邱克鵬,劉曉歐,章怡寧;力學(xué)建模在變密度法中密度與剛度關(guān)系中的應(yīng)用[J];機械科學(xué)與技術(shù);2003年S2期

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