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阻尼减振材料滞弹性位移场模型参数寻优及其应用

2011-02-13曹友强邓兆祥

振动与冲击 2011年8期
关键词:优化结构模型

曹友强,邓兆祥,2,王 攀,2,李 军

(1.重庆大学 机械传动国家重点实验室,重庆 400030;2.汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室,重庆 400039)

在工程实践中,含阻尼材料的复合结构常被广泛用于抑制结构的振动和噪声[1]。粘弹性阻尼材料的本构模型决定了这类结构的动力学方程形式,由此可见阻尼材料本构模型的选用和计算尤为重要。由于粘弹性材料的本构关系随时间、频率和温度的变化而变化,使得粘弹性材料本构模型变得复杂多样,其参数优化计算也变得比较繁琐。目前大多数文献[2-5]都是直接采用经验参数代入本构模型进行计算,缺少对模型参数的优化选取。

由 Lesieutre[6,7]于 1995 年提出的滞弹性位移场(Anelastic Displacements Fields,ADF)模型从位移场的角度出发,将总的位移场分为弹性部分和滞弹性部分。ADF模型的辅助坐标在单元之间是连续的,体现了其位移场的特点,它能直接进行有限元解算,能很容易融入有限元动力学方程,因此受到众多学者的青睐[6-8]。但是,ADF模型各参数的确定是一个非线性、多变量、多目标规划,具有约束条件的优化问题,解决这一问题难度较大。针对此类问题的全局最优解没有任何数学条件可以表征,基于传统数学规划的优化方法因其优化结果易陷入局部极值而难以处理[9],现代优化算法如遗传算法容易出现早熟状态,导致收敛时间长,优化失败[10]。

基于此,本文详细给出了基于粒子群算法(PSO)与序列二次规划法(SQP)相结合的求解方法。首先利用PSO算法的全局优化功能开展全局搜索,确定全局最优解的可行位置,再用SQP算法的局部精细搜索能力确定其局部最优解。……

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