阻尼結(jié)構(gòu)的減振特性及其拓?fù)鋭?dòng)力學(xué)優(yōu)化研究.pdf_第1頁(yè)
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1、阻尼結(jié)構(gòu)減振是一種實(shí)用的、有效的被動(dòng)控制減振技術(shù),而黏附粘彈性阻尼材料是一種常用的方式。在一些對(duì)產(chǎn)品性能要求較高或近乎苛刻的行業(yè)領(lǐng)域,如航空航天、武器裝備等,對(duì)附加減振阻尼材料勢(shì)必提出更高的動(dòng)力學(xué)特性要求。研究阻尼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和減振最優(yōu),必然顯得尤為重要。本文重點(diǎn)研究了在動(dòng)力學(xué)方面阻尼結(jié)構(gòu)減振特性和阻尼材料的拓?fù)鋬?yōu)化方法。
  構(gòu)建阻尼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)有限元模型是研究工作展開(kāi)的基礎(chǔ)??紤]到阻尼材料的粘貼厚度與長(zhǎng)寬相差較多的數(shù)量級(jí),一

2、般地呈現(xiàn)薄板殼結(jié)構(gòu)的特性,進(jìn)而引入了阻尼結(jié)構(gòu)層與層之間位移場(chǎng)的連續(xù)性。在此基礎(chǔ)上,給出了位移場(chǎng)方程并據(jù)此建立了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析有限元模型理論?;贏NSYS二次開(kāi)發(fā)編程語(yǔ)言對(duì)模型進(jìn)行求解并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和解析數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該模型的有效性,為后續(xù)研究拓?fù)鋭?dòng)力學(xué)迭代優(yōu)化提供了計(jì)算基礎(chǔ)。
  從微分角度,研究不同體積、不同位置的阻尼材料作用于結(jié)構(gòu)減振時(shí)帶來(lái)的利弊,形成對(duì)阻尼材料應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化的構(gòu)想。將靜力學(xué)中研究應(yīng)用成熟的變密度法拓展至動(dòng)力學(xué)領(lǐng)

3、域。以阻尼材料用量、振動(dòng)特征方程、模態(tài)頻率為約束,以多模態(tài)損耗因子倒數(shù)加權(quán)和最小為目標(biāo),建立阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型,并引入MAC因子控制結(jié)構(gòu)的振型以避免躍階。在引入質(zhì)量陣懲罰因子基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出優(yōu)化目標(biāo)靈敏度。在接下來(lái)的仿真中,發(fā)現(xiàn)了靈敏度數(shù)值的正負(fù)性不統(tǒng)一影響優(yōu)化迭代格未更新每一個(gè)設(shè)計(jì)變量,分析了產(chǎn)生不連續(xù)尋優(yōu)的根本原因。鑒于考慮目標(biāo)函數(shù)的非凸性,而采用常規(guī)優(yōu)化準(zhǔn)則法(OC)則尋優(yōu)可能會(huì)使拓?fù)渥兞砍霈F(xiàn)負(fù)值或陷入局部?jī)?yōu)化解,故引入數(shù)學(xué)規(guī)劃移

4、動(dòng)漸近技術(shù)對(duì)OC法進(jìn)行改進(jìn),從而將全體拓?fù)渥兞考{入改進(jìn)算法的優(yōu)化迭代過(guò)程,演算了其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程,提出∞-范數(shù)的概念。編程實(shí)現(xiàn)了阻尼結(jié)構(gòu)改進(jìn)OC法拓?fù)鋭?dòng)力學(xué)優(yōu)化并對(duì)改進(jìn)算法性能進(jìn)行了仿真。應(yīng)用本文研究的減振有限元模型和改進(jìn)算法理論,仿真常見(jiàn)的阻尼結(jié)構(gòu),并從單模態(tài)和多模態(tài)以及諧響應(yīng)特性分析方面給予了優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)分析展示。
  研究結(jié)果表明,引入層層位移場(chǎng)連續(xù)的有限元模型具有較高的精度,阻尼材料使用量50%-80%時(shí)減振效果較好以及粘貼

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