[发明专利]基于模态损耗因子最大化的约束阻尼圆柱壳的拓扑优化方法

摘要

本发明公开了一种基于模态损耗因子最大化的约束阻尼圆柱壳的拓扑优化方法，用于解决约束阻尼圆柱壳结构的约束阻尼材料的优化布局问题。具体方法是：建立约束阻尼圆柱壳结构的有限元模型，对有限元模型进行模态分析并根据灵敏度计算公式计算约束阻尼胞单元的灵敏度，采用独立网格滤波技术对灵敏度进行滤波，采用渐进优化算法逐步删除低效率的约束阻尼胞单元，当满足约束条件时停止迭代，输出拓扑构型。本发明在附加一定约束阻尼材料质量为约束条件的情况下，使约束阻尼壳结构的模态损耗因子最大化，使约束阻尼壳结构在起到很好的减振效果的同时不附加过多的质量。

主权项

基于模态损耗因子最大化的约束阻尼圆柱壳的拓扑优化方法，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圆柱壳结构有限元模型，定义边界条件；2）确定模态损耗因子最大化的阶次，建立优化模型，创建约束阻尼材料胞单元，并设定优化参数xi、M*、RR0和ER，其中xi为优化模型的设计变量，M*为约束阻尼材料使用的质量约束，RR0为渐进优化算法中删除约束阻尼材料胞单元的初始删除量，ER为渐进优化算法在迭代过程中的进化量，建立的拓扑优化模型如下： find : x i , i = 1,2 . . . n min : η r , r = 1,2,3 . s . t : Σ i = 1 n x i M i - M * ≤ 0 0 ≤ x i ≤ 1 , i = 1 , . . . n 其中，ηr为r阶的模态损耗因子，Mi为约束阻尼胞单元的质量；3）对建立的有限元模型进行模态分析，提取优化阶次的各单元的模态应变能，采用灵敏度公式计算每一个约束阻尼胞单元的模态损耗因子灵敏度，采用独立网格滤波技术对约束阻尼胞单元的模态损耗因子灵敏度进行滤波；4）对滤波后的约束阻尼胞单元的模态损耗因子灵敏度的绝对值进行排序，并删除RR0个模态损耗因子灵敏度的绝对值最小的约束阻尼胞单元；5）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xi并使RR0=RR0+ER，并转向步骤3）；如果M≤M*，则结束迭代，输出约束阻尼圆柱壳结构的优化构型和模态损耗因子。