針對航天設備中對振動頻率有特殊要求的高阻尼支座結構,基于獨立、連續(xù)、映射（Independent Continuous Mapping, ICM）方法,結合隨機振動的虛擬激勵方法,建立了具有頻率禁區(qū)約束的連續(xù)體動力學優(yōu)化模型。該方法通過瑞利商和泰勒展開式對頻率禁區(qū)進行顯式處理,將優(yōu)化模型轉化為二次規(guī)劃模型;在動力學分析過程中引入虛擬激勵方法,通過對偶理論和序列二次規(guī)劃方法進行了求解。通過對某型支座結構的建模優(yōu)化,結合數(shù)值分析對各項優(yōu)化指標進行了比對,得到優(yōu)化結果避開了預設頻率禁區(qū),在滿足變形約束下使質量降低27.66%,完成了優(yōu)化任務,驗證了本文方法的有效性。 

【文章來源】：應用力學學報. 2020,37(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

結構模型(modelofsupportstructure)圖1支座結構Fig.1Supportstructure(b)支座

件采用了鋼材，其具體屬性如表3所示。在仿真分析前根據(jù)表中材料屬性對結構件進行材料賦值。根據(jù)拓撲優(yōu)化ICM方法和動力學分析的虛擬激勵方法，支座在拓撲優(yōu)化過程中的優(yōu)化結果如圖2所示(色柱表示單元密度)。表3相關材料屬性Tab.3Materialproperties材料(material)密度(density)/kgm-3彈性模量(elasticmodulus)/MPa泊松比(Poisson’sratio)鎂合金(magnesiumalloy)1820458000.281鋼材(模擬件)(steel(model))7533(7850)2100000.250(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖2拓補優(yōu)化初始視圖Fig.2Theinitialviewoftopologyoptimization由于該支座結構構型復雜，動力學性能較為復雜，對圖2的結果進行了322次迭代。由圖2可以看到，支座結構的構型比較清晰，受力路徑比較合理，但是其將部分不應減去的材料也刪掉了，如支架安裝螺孔處，為此，將部分不可刪除的材料設置為非設計域，再次進行分析，如圖3所示(其中矩形框標注的區(qū)域為不可優(yōu)化區(qū)域，其余區(qū)域為可優(yōu)化區(qū)域)。在此基礎上進行拓撲優(yōu)化，得到的結果如圖4所示(色柱表示單元密度)。圖3非優(yōu)化區(qū)域設置Fig.3Non-optimizationregionsetting(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖4修正后拓撲優(yōu)化結果Fig.4Modifiedtopologyoptimizationresults

件采用了鋼材，其具體屬性如表3所示。在仿真分析前根據(jù)表中材料屬性對結構件進行材料賦值。根據(jù)拓撲優(yōu)化ICM方法和動力學分析的虛擬激勵方法，支座在拓撲優(yōu)化過程中的優(yōu)化結果如圖2所示(色柱表示單元密度)。表3相關材料屬性Tab.3Materialproperties材料(material)密度(density)/kgm-3彈性模量(elasticmodulus)/MPa泊松比(Poisson’sratio)鎂合金(magnesiumalloy)1820458000.281鋼材(模擬件)(steel(model))7533(7850)2100000.250(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖2拓補優(yōu)化初始視圖Fig.2Theinitialviewoftopologyoptimization由于該支座結構構型復雜，動力學性能較為復雜，對圖2的結果進行了322次迭代。由圖2可以看到，支座結構的構型比較清晰，受力路徑比較合理，但是其將部分不應減去的材料也刪掉了，如支架安裝螺孔處，為此，將部分不可刪除的材料設置為非設計域，再次進行分析，如圖3所示(其中矩形框標注的區(qū)域為不可優(yōu)化區(qū)域，其余區(qū)域為可優(yōu)化區(qū)域)。在此基礎上進行拓撲優(yōu)化，得到的結果如圖4所示(色柱表示單元密度)。圖3非優(yōu)化區(qū)域設置Fig.3Non-optimizationregionsetting(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖4修正后拓撲優(yōu)化結果Fig.4Modifiedtopologyoptimizationresults

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]頻率約束板結構拓撲優(yōu)化[J]. 邱海,隋允康,葉紅玲.  固體力學學報. 2012(02)
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本文編號：3385454