基于聲功率靈敏度的低噪聲結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化算法研究.pdf

1、薄板類結(jié)構(gòu)擁有良好的易加工性、輕量化等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、輪船以及航天等工程領(lǐng)域。覆蓋范圍大、厚度薄、質(zhì)量輕的同時(shí)又使得此類結(jié)構(gòu)的剛度不足，易受到振動(dòng)的影響而產(chǎn)生較大的噪聲，因此薄板結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用時(shí)經(jīng)常以加筋板的形式存在。隨著人們對(duì)噪聲問(wèn)題關(guān)注程度不斷提高，如何控制加筋板結(jié)構(gòu)輻射噪聲的研究成為加筋板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題所在。目前存在的主要拓?fù)鋬?yōu)化算法中多以結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度等作為目標(biāo)的優(yōu)化，以聲學(xué)為目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化為數(shù)不多。因此本文在傳統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)

2、化算法的基礎(chǔ)上，從聲學(xué)角度研究薄板類結(jié)構(gòu)如何合理布置加強(qiáng)筋位置使得聲輻射最小的問(wèn)題，提出一種基于聲功率靈敏度的加筋位置分布優(yōu)化算法。
　　首先通過(guò)有限元建立加筋板結(jié)構(gòu)離散模型，結(jié)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程求取在激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的振速分布。將聲輻射模態(tài)理論應(yīng)用于聲學(xué)環(huán)節(jié)中，推導(dǎo)薄板結(jié)構(gòu)在加筋后輻射聲功率表達(dá)式。分析位置的改變對(duì)結(jié)構(gòu)振速分布和聲輻射特性的影響?；诼曒椛淠B(tài)求取聲輻射響應(yīng)的加筋薄板特點(diǎn)，建立加筋薄板結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型。從聲學(xué)角度提

3、出一種通過(guò)尋找結(jié)構(gòu)表面最佳的加筋布局控制結(jié)構(gòu)聲輻射的拓?fù)鋬?yōu)化算法。在算法中將結(jié)構(gòu)輻射聲功率最小化作為優(yōu)化目標(biāo)，加強(qiáng)筋位置布局參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。從起始點(diǎn)出發(fā)使得加強(qiáng)筋布局的形成類似于植物生長(zhǎng)的過(guò)程。將聲功率靈敏度貫穿算法始終。利用聲輻射模態(tài)求取輻射聲功率關(guān)于結(jié)構(gòu)不同加筋位置的靈敏度，指導(dǎo)起始點(diǎn)的選擇。在加強(qiáng)筋生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)靈敏度分析尋找生長(zhǎng)子集中下一加筋點(diǎn)位置。并通過(guò)靈敏度值作為收斂指標(biāo)保證加筋的高效性，完成拓?fù)鋬?yōu)化的加筋布局設(shè)計(jì)。

4、r>　　通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)理論研究的算法流程，對(duì)加筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算。結(jié)果表明將提出的算法應(yīng)用于薄板結(jié)構(gòu)加筋位置優(yōu)化中可以明顯改善其聲輻射。將優(yōu)化得到的加筋布局與傳統(tǒng)“井”型布局在相同工況下的輻射聲功率作比較，驗(yàn)證了算法的可行性與有效性。對(duì)算法中起始點(diǎn)選擇方案進(jìn)行了討論，對(duì)激勵(lì)力頻率進(jìn)行討論驗(yàn)證算法在不同頻率下的適用性。并分析不同收斂條件下獲得的加筋布局對(duì)結(jié)構(gòu)降噪效果的影響進(jìn)行討論，工程實(shí)際中需綜合考慮噪聲控制效果和經(jīng)濟(jì)性的平衡選擇合適的收