主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究.pdf

1、主動(dòng)約束阻尼技術(shù)集被動(dòng)約束阻尼與主動(dòng)控制技術(shù)為一體，通過(guò)主、被動(dòng)一體化振動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的寬頻、高效和安全控制。主動(dòng)約束阻尼技術(shù)在汽車、飛機(jī)和艦船的結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲控制方面展示了極其廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“流載復(fù)合殼體一體化振動(dòng)控制與拓?fù)鋬?yōu)化研究”，對(duì)主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)中阻尼材料分布與壓電層電壓分布的拓?fù)鋬?yōu)化研究，為主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用提供理論與技術(shù)的支撐，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。主要

2、研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ①根據(jù)彈性、粘彈性和壓電材料的本構(gòu)關(guān)系，采用能量法，建立了局部附加主動(dòng)約束阻尼板的有限元?jiǎng)恿W(xué)模型，計(jì)算了約束阻尼板結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。
　　 ②建立了以阻尼材料體積分?jǐn)?shù)為約束條件，結(jié)構(gòu)模態(tài)阻尼比為目標(biāo)函數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化模型。推導(dǎo)了模態(tài)阻尼比對(duì)阻尼材料變密度的靈敏度表達(dá)式。采用優(yōu)化準(zhǔn)則法(Optimality Criteria，OC)，研究了

3、主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)阻尼材料的拓?fù)鋬?yōu)化布局，提出了基于OC法的阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法。算例表明：基于優(yōu)化準(zhǔn)則法的阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法是漸進(jìn)收斂的，具有計(jì)算效率高、結(jié)果穩(wěn)定的特點(diǎn)。
　　 ③運(yùn)用移動(dòng)漸近線法(The method of moving asymptote，MMA)，求解了主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化布局，提出了基于移動(dòng)漸近線法的主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法。結(jié)果表明：基于移動(dòng)漸近線法的主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，將阻尼材料

4、布局優(yōu)化轉(zhuǎn)換為各阻尼胞單元厚度分布，在工程上具有很強(qiáng)的實(shí)用性，且優(yōu)化迭代過(guò)程穩(wěn)定、收斂。
　　 ④以壓電材料表面的單信道激勵(lì)電壓為設(shè)計(jì)變量，以基板振幅為目標(biāo)函數(shù)，等時(shí)間段消耗的電能為約束條件，建立了壓電層電壓的拓?fù)鋬?yōu)化模型。推導(dǎo)了目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的靈敏度，采用移動(dòng)漸近線法，計(jì)算了對(duì)主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)中壓電層電壓的最優(yōu)拓?fù)浞植?。提出了主?dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)壓電層電壓拓?fù)鋬?yōu)化方法。
　　 ⑤對(duì)主動(dòng)約束阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究