約束阻尼板的結構減振動力學優(yōu)化方法研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TH113.1學號：120085201019南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）約束阻尼板的結構減振動力學優(yōu)化方法研究約束阻尼板的結構減振動力學優(yōu)化方法研究（國家自然科學基金資助項目No.51265040）碩士研究生：周樂導師：賀紅林教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：機械工程所在單位：南昌航空大學答辯日期：2015年6月授予學位單位：南昌航空大學I摘要機械結構振動是引起機器工作質(zhì)量下降，效率降低

2、的重要因素，是產(chǎn)生結構噪音的主要根源，嚴重時還會帶來結構振動疲勞等重大問題。從而給人們生產(chǎn)以及生活帶來重大損失。旨在為工程結構板的減振動力學設計奠定一定的技術基礎，本文著力于約束阻尼板減振優(yōu)化方法的研究，其主要內(nèi)容如下：（1）針對目前各類結構由于振動產(chǎn)生的不良后果，提出了一些常用的減振優(yōu)化方法，重點闡釋了拓撲優(yōu)化方法。先簡要介紹了拓撲優(yōu)化方法的概念，以及常用的變密度法和漸進法。給出了變密度法的數(shù)學模型以及迭代求解模型，闡析了拓撲優(yōu)化中常

3、用的拉格朗日乘子法，連續(xù)線性規(guī)劃法以及遺傳算法，并說明了這幾種算法的優(yōu)點以及有效性。（2）研究了粘彈性阻尼材料的阻尼特性以及其動力學模型，給出了約束阻尼板的振動方程。推導了約束阻尼板的有限元數(shù)值法求解模型以及模態(tài)阻尼比的計算模型。闡述了Krylov縮聚理論，且把此理論有效地應用在約束阻尼結構的動力學計算中。（3）基于變密度拓撲優(yōu)化方法實現(xiàn)了約束阻尼板減振特性的動力學優(yōu)化。建立約束阻尼結構的優(yōu)化模型，推導模態(tài)阻尼比的表達式。對結構靈敏度進

4、行分析。為抑制棋盤格數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象提出了獨立敏度濾波的方法，并通過MAC矩陣來隨時地跟蹤優(yōu)化模態(tài)的振型，以此確保優(yōu)化過程的順利進行。通過實例研究分析了變密度法對自由阻尼以及約束阻尼板結構的優(yōu)化效果。優(yōu)化時，以模態(tài)阻尼比最大為目標函數(shù)，體積為原材料的50%為約束條件。最后都得到了較好的優(yōu)化結果。但相較于自由阻尼，約束阻尼的優(yōu)化效果更佳。（4）基于拓撲漸進結構優(yōu)化法實現(xiàn)了約束阻尼板粘彈性材料減振拓撲優(yōu)化布局，并將其與變密度法進行對比。建立約