以频响位移为优化目标的约束阻尼板的拓扑优化方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201310198349.6 

申 请 日：20130524 

发 明 人：郑玲房占鹏唐重才柳承峰 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 

公 开 日：20130911 

公 开 号：CN201310198349.6 

代 理 人：赵荣之 

代理机构：北京同恒源知识产权代理有限公司 11275 

摘　　要：以频响位移为优化目标的约束阻尼板的拓扑优化方法，涉及结构优化设计领域，包括以下步骤：1）建立约束阻尼结构有限元模型；2）建立拓扑优化模型；3）提取建立的约束阻尼胞单元的质量矩阵和刚度矩阵；4）计算每一个约束阻尼胞单元的灵敏度；5）计算下一步迭代的约束材料的目标使用量；6）判定是否达到约束条件。本发明解决了在一定频带的激励下，使目标位置的频响位移最小化的约束阻尼板的拓扑优化问题。计算了约束阻尼胞单元的灵敏度，以约束阻尼材料的使用量为约束，以目标位置的频响位移最小化为优化目标，采用渐进优化算法得到了约束阻尼板结构的拓扑优化构型。 

主 权 项：以频响位移为优化目标的约束阻尼板的拓扑优化方法，其特征在于，具体步骤如下：1)建立待优化表面完全覆盖约束阻尼材料的约束阻尼结构有限元模型，定义载荷和边界条件，创建约束阻尼胞单元；2)建立拓扑优化模型：$\left\{\begin{array}{c}find:x_i,i=1,\mathrm{2...}n\\ \min :s=\left|U_i\left({\omega }_f\right)\right|\\ s.t:M=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{x}_i{v}_i\le M^{*}\\ x_i=\{0,1\};i=1,\mathrm{...}n\\ {\omega }_l\le \omega \le {\omega }_t\end{array}\right.$其中，x_i为设计变量，其取值为{0,1}，当x_i＝0时，表示约束阻尼胞单元i为空白单元，此处的约束阻尼材料被删除；当x_i＝1时，表示约束阻尼胞单元i为实体单元，此处覆盖有约束阻尼材料；n为约束阻尼胞单元的数量，s为优化目标，表示目标点的频响位移，M^*为约束阻尼材料使用量，ω_l和ω_t分别为激励频率的下限值和上限值；3)定义拓扑优化的进化量ER，提取约束阻尼胞单元的质量矩阵和刚度矩阵；4)确定模态数，对有限元模型进行模态分析，提取各阶次的模态振型、固有频率和每个单元的模态应变能，采用灵敏度公式，计算每一个约束阻尼胞单元的灵敏度，采用独立网格滤波技术对约束阻尼胞单元的灵敏度进行滤波；5)根据进化量ER，计算下一步迭代的目标使用量，当下一步迭代的约束阻尼材料使用量M_k+1小于设定的约束阻尼材料的使用量约束M^*，计算公式为：M_k+1＝M_k(1?ER)，当M_k+1大于等于M^*时，使M_k+1＝M^*；根据M_k+1决定删除单元的门槛值；6)判定约束阻尼材料的使用量M是否达到约束阻尼材料的使用量约束M^*；如果M＞M^*，更新设计变量x_i，并转向步骤4)；如果M≤M^*，则结束迭代，输出约束阻尼板结构的优化构型和目标位置的频响位移值。 

关 键 词： 

法律状态：公开 

IPC专利分类号：G06F17/50;G06F17/00;G;G06;G06F;G06F17;G06F17/50;G06F17/00