現(xiàn)代城市中高度發(fā)達的工業(yè),使得人們的生活變得更加舒適和便利。然而,環(huán)境污染尤其是噪聲污染已經(jīng)成為了當今人們需要面對的嚴峻問題,因此如何有效地控制噪聲便成了一個亟待解決的問題。在振動噪聲領域中,聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)是一個重要的研究對象。常見的聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)包括汽車車廂、飛機機艙等封閉腔體。它具有兩個典型特點:第一,內(nèi)部聲場被外部結(jié)構(gòu)包圍;第二,聲場與結(jié)構(gòu)之間存在相互作用。目前,關于聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)優(yōu)化設計的研究大多針對的是確定性外部荷載,但在實際工程中隨機性荷載是普遍存在的,因此本文針對簡諧激勵、平穩(wěn)隨機激勵以及非平穩(wěn)隨機激勵作用下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設計進行了研究,并推導了各自的靈敏度分析公式。本文主要的研究內(nèi)容包括:1.簡諧激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化。主要研究了以減小簡諧激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)中聲壓水平為目標的雙材料拓撲優(yōu)化方法及相應的靈敏度分析方法�；谟邢拊�(gòu)建了聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的動力學方程。利用微結(jié)構(gòu)設計域法,建立了結(jié)構(gòu)雙材料插值模型,將結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為雙材料(基體材料與增強材料)的最優(yōu)分布問題。建立了結(jié)構(gòu)單元矩陣與拓撲設計變量的關系式,提出了簡諧激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外相關工作研究進展
        1.2.1 結(jié)構(gòu)噪聲分析方法的研究工作
        1.2.2 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的靈敏度分析
        1.2.3 拓撲優(yōu)化方法及其在結(jié)構(gòu)噪聲研究中的應用
        1.2.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的求解方法
        1.2.5 隨機振動分析方法及其在結(jié)構(gòu)噪聲領域中的應用
    1.3 本文主要研究工作
2 簡諧激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)拓撲優(yōu)化設計
    2.1 引言
    2.2 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的有限元列式
        2.2.1 聲學波動方程
        2.2.2 聲學邊界條件
        2.2.3 聲學有限元方程
        2.2.4 結(jié)構(gòu)有限元方程
        2.2.5 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)有限元方程
    2.3 結(jié)構(gòu)雙材料模型與拓撲優(yōu)化設計模型
        2.3.1 基于MDDM雙材料插值模型
        2.3.2 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設計模型
    2.4 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的靈敏度分析
    2.5 放松形式的最優(yōu)準則法
    2.6 簡諧激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設計流程
    2.7 數(shù)值算例
        2.7.1 板聲腔耦合系統(tǒng)拓撲優(yōu)化設計
        2.7.2 航天結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計
    2.8 本章小結(jié)
3 平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的靈敏度分析與拓撲優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的模態(tài)分析
        3.2.1 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的特征值問題
        3.2.2 移軸的共軛子空間迭代法
    3.3 基于虛擬激勵法的聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的隨機響應分析
        3.3.1 單點平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)響應分析
        3.3.2 多點平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)響應分析
    3.4 平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設計模型
    3.5 聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的特征頻率靈敏度分析
    3.6 平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的靈敏度分析
        3.6.1 直接法靈敏度分析
        3.6.2 伴隨法靈敏度分析
    3.7 懲罰項
    3.8 平穩(wěn)隨機激勵作用下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設計流程
    3.9 數(shù)值算例
        3.9.1 平穩(wěn)隨機激勵下板腔耦合系統(tǒng)的靈敏度分析
        3.9.2 單點平穩(wěn)隨機激勵下拓撲優(yōu)化設計
        3.9.3 不同重量約束下拓撲優(yōu)化設計
        3.9.4 針對不同參考點的拓撲優(yōu)化設計
        3.9.5 雙約束條件下拓撲優(yōu)化設計
        3.9.6 懲罰項的影響
        3.9.7 兩點平穩(wěn)隨機激勵下拓撲優(yōu)化設計
    3.10 本章小結(jié)
4 非平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的響應分析
    4.1 引言
    4.2 基于虛擬激勵法的聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的非平穩(wěn)隨機響應分析
        4.2.1 模態(tài)空間中的聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)方程
        4.2.2 單點均勻調(diào)制演變隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)響應分析
        4.2.3 多點均勻調(diào)制演變隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)響應分析
    4.3 精細積分法
        4.3.1 動力方程的精細積分法
        4.3.2 指數(shù)矩陣的精細計算
        4.3.3 精細積分法的常用格式
    4.4 數(shù)值算例
        4.4.1 均勻調(diào)制演變隨機激勵下板腔耦合系統(tǒng)的聲學響應分析
        4.4.2 均勻調(diào)制演變隨機激勵下轎車車廂的聲學響應分析
    4.5 本章小結(jié)
5 非平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的靈敏度分析與拓撲優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 非平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)拓撲優(yōu)化設計模型
    5.3 非平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)靈敏度分析
        5.3.1 直接法靈敏度分析
        5.3.2 伴隨法靈敏度分析
    5.4 非平穩(wěn)隨機激勵下聲結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設計流程
    5.5 數(shù)值算例
        5.5.1 單點激勵下方形板的拓撲優(yōu)化設計
        5.5.2 多點激勵下長方形板的拓撲優(yōu)化設計
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
攻讀博士學位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3783605