面向动力学性能的薄壁加筋板结构阻尼与筋条布局协同优化设计
2021-08-26闫家铭毛玉明刘海洋
中国机械工程 2021年16期
牛 斌 闫家铭 毛玉明 刘海洋
1.大连理工大学机械工程学院,大连,1160242.上海宇航系统工程研究所,上海,201109
0 引言
学术界针对动力学拓扑优化已展开长时间的广泛研究,包括优化结构的固有频率[1]、振型[2]、频带[3],或者直接优化结构的动态响应,如频域下动态柔度[4]、局部位移响应[5]等。加筋结构在汽车、飞机等工业装备结构中被广泛应用,该结构的设计方法包括基结构法[6]、变厚度法[7]、均匀化方法[8]、自适应生长法[9]等,加筋结构的动力学优化研究也受到关注。为抑制加筋板的振动,INOUE等[10]对齿轮箱内的筋条进行了振动能量最小化设计研究;LI等[11]根据叶脉形成的机理对筋条进行简谐力的布局优化。此外,添加阻尼层也是提高加筋板减振能力的有效方法。在阻尼的布局优化当中,王睿等[12]以动柔度为设计目标,对受简谐外载作用附加阻尼材料的层壳体结构最优阻尼材料分布进行了研究,并通过优化算例验证了方法的合理性;ZHANG等[13]提出了一种将局部阻尼特性与单元密度联系起来的人工阻尼材料模型,研究了简谐激励下壳体结构的主结构和阻尼层的拓扑优化问题;刘海等[14]研究了加筋板自由阻尼层的优化设计;桂洪斌等[15]讨论了敷设自由阻尼层和添加黏弹性筋等两种含黏弹性阻尼的加筋结构振动特性,分析了黏弹性阻尼材料损耗因子、阻尼层和黏弹性筋尺寸的影响;臧献国等[16]以模态参与因子为设计变量对阻尼层厚度分布进行优化,结果表明,与均匀分布阻尼层相比,优化后具有不同厚度阻尼层的结构更能有效地抑制结构振动;……
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