张 横 丁晓红 沈 磊 徐世鹏

上海理工大学机械工程学院，上海,200093

0 引言

航天航空、航海等工程装备日益向高速重载方向发展，三明治结构由于具有多功能性的特点被广泛应用于这些工程装备中。这些工程装备在工作中经常承受动态载荷，容易引发结构振动噪声问题，如潜艇的隐身性能与舰体的振动噪声息息相关，减小舰体的振动噪声可以有效提高潜艇的隐身性能。为保证这些装备能够正常有效工作，通常要将结构的振动水平控制在某一范围内。结构振动控制通常采用主动控制和被动控制方法。被动控制方法由于其可靠性高、可控频带宽等优点，成为结构振动噪声控制的有效方法，其中在结构上施加阻尼材料，通过提高结构阻尼来达到减振目的是一种行之有效的措施。另外，结构还需要保证高刚度特性，以满足承受载荷的需求。

三明治阻尼复合结构的宏观性能与中间阻尼层材料的性能息息相关，针对高刚度高阻尼的设计要求，有效且直接的方法是设计阻尼复合材料的微结构。为了实现高刚度高阻尼，阻尼复合材料在微观结构上可由两相材料组成，一相为刚度较大的材料，用于保证结构的刚度，另一相为阻尼较大的材料，用于提高结构的阻尼。通过对这两相具有竞争性的材料进行拓扑优化设计，可以得到高刚度高阻尼的三明治阻尼复合结构。

针对材料微结构设计问题，SIGMUND[1-2]提出了基于逆均匀化方法的材料微结构设计方法，实现了材料特定刚度和负泊松比设计。……