12602.振動(dòng)與波動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)宏觀拓?fù)浜筒牧衔⒂^構(gòu)型最優(yōu)設(shè)計(jì)

1、專業(yè)碩士學(xué)位論文振動(dòng)與波動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)宏觀拓?fù)浜筒牧衔⒂^構(gòu)型最優(yōu)設(shè)計(jì)OptimalDesignofStructuresforMacroTopologyandMicroConfigurationofVibrationandWavePropagation學(xué)號：指導(dǎo)教師：完成日期：31404006牛斌2016430大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要‘結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的主要目的是在

2、滿足剛度、’強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，降低結(jié)構(gòu)重量或者提高指定的結(jié)構(gòu)性能。拓?fù)鋬?yōu)化后的結(jié)構(gòu)極大的提高了結(jié)構(gòu)的性能，降低了結(jié)構(gòu)的重量。大量的文獻(xiàn)在基于經(jīng)典的最小靜態(tài)柔度定義，對最小化結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)模型提出了多種目標(biāo)函數(shù)，例如外激勵(lì)的輸入功率、聲輻射、振動(dòng)傳播、動(dòng)態(tài)柔度等等。即便是對動(dòng)態(tài)柔度而言，文獻(xiàn)中存在不同的定義，而且拓?fù)鋬?yōu)化模型和最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)果有明顯的區(qū)別。此外，人們還發(fā)現(xiàn)最小化振動(dòng)響應(yīng)與彈性波的傳播禁帶息息相關(guān)。本文的主要目的是對現(xiàn)有的振

3、動(dòng)和波傳播作用下的拓?fù)鋬?yōu)化模型進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果，提出新的振動(dòng)拓?fù)鋬?yōu)化模型。本文還討論了不同模型在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)及波動(dòng)傳播最小時(shí)的求解準(zhǔn)確性和求解效率。主要工作包括：1總結(jié)和歸納了結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論，重點(diǎn)分析了振動(dòng)與波動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的模型。本文主要應(yīng)用變密度法建立結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用移動(dòng)漸近線法求得模型最優(yōu)解。2對比分析了振動(dòng)作用下不同動(dòng)態(tài)柔度定義的拓?fù)鋬?yōu)化模型，通過單、雙自由度振動(dòng)系統(tǒng)的解析推導(dǎo)，對比不同

4、動(dòng)態(tài)柔度定義物理意義。現(xiàn)有的幾種模型分別從外激勵(lì)做功，外激勵(lì)在一個(gè)周期內(nèi)的功率以及結(jié)構(gòu)某一點(diǎn)的位移響應(yīng)為目標(biāo)函數(shù)，本文在分析后分別提出了考慮結(jié)構(gòu)耗散功率最大，考慮結(jié)構(gòu)位移加速度最小和考慮外激勵(lì)做功與體積乘積的目標(biāo)函數(shù)定義，得到新的拓?fù)鋬?yōu)化模型；3對比研究了波動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)禁帶的單胞最優(yōu)設(shè)計(jì)的兩種模型，包括最大化彈性波在周期微結(jié)構(gòu)中的傳播禁帶模型和最大化彈性波的衰減因子模型，并通過板結(jié)構(gòu)研究波傳播結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)計(jì)；、4本文通過梁結(jié)構(gòu)和板結(jié)構(gòu)研究