滕晓艳　江旭东　史冬岩

1.哈尔滨工程大学，哈尔滨，150001　　2.哈尔滨理工大学，哈尔滨，150084



薄板结构低噪声仿生拓扑优化方法

滕晓艳1江旭东2史冬岩1

1.哈尔滨工程大学，哈尔滨，1500012.哈尔滨理工大学，哈尔滨，150084

摘要：针对薄板结构的低噪声设计问题，以结构声辐射功率最小化为优化目标，借鉴植物脉序分枝结构的构型特征，提出了薄板结构加强筋布局的仿生拓扑优化方法。以结构应变能最小和释放局部最大剪应力作为加强筋主脉和次脉的生长准则，以广义Murray准则作为加强筋脉序的分歧准则，构造了具有脉序分级特征的加强筋自适应生长算法。以固支薄板结构的横向弯曲振动及声辐射问题为典型算例，对比分析了仿脉序分布加筋板结构的声辐射功率和振动功率流的分布特性。数值结果表明，与相同体积约束下的正交加筋布局方式相比，仿脉序分布加筋方法使薄板结构具有更优的声振特性，进而验证了薄板结构加强筋仿生布局降噪方法的有效性与可靠性。

关键词：仿生设计；加强筋布局；拓扑优化；薄板结构；低噪声

0引言

加筋板壳结构具有质量小、强度高、刚度大等优点而被广泛应用于船舶与海洋结构中。舰船薄壁结构中加强筋的布局方式与结构的声振耦合特性密切相关，相应的吸振抑波能力将直接影响舰船的声隐身性能。因此，通过结构优化方法，对振动声源结构设计区域的材料、阻尼和刚度进行合理布局，对减小舰船水下辐射噪声、增强舰船生命力无疑具有非常积极的作用。……