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1.
基于拓扑优化的声学结构材料分布设计 总被引:4,自引:0,他引:4
本文针对结构的声学设计问题进行研究,通过优化两种不同的材料在结构设计域内的拓扑分
布来最小化谐振结构所产生的声场中指定参考面/参考域内的声压。在研究中假定结构为线弹性小变
形结构,材料阻尼为Rayleigh阻尼,声学介质为无粘、可压缩、小扰动流体。对结构响应采用有限
元格式进行计算,对声场采用基于Helmholtz积分的边界元格式进行计算,由于声场在无穷远自由边
界的无反射条件在边界积分中能自动得到满足,该格式特别适合于具有开放边界的声场计算。建立
了结构有限元-声场边界元格式的耦合系统拓扑优化模型,导出了耦合系统敏感度分析的一般格式及
伴随格式。数值算例验证了所提出的结构-声学耦合系统优化方法的有效性和可靠性,并揭示了基于
声学准则的拓扑优化结果的有关特性
关键词边界积分,结构声学耦合系统,拓扑优化,敏感度分析,伴随方法 相似文献
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从材料-结构协同设计的角度研究了热-固耦合结构的优化设计问题,将决定结构材料性质的细观参数与结构宏观几何参数作为设计变量,利用均匀化方法推导了细观设计变量灵敏度显式计算式,并结合耦合场有限元方程构造了耦合场设计变量灵敏度计算式;提出了材料-结构协同设计的三种优化设计模型.利用结构响应最小优化模型对算例进行了计算,比较了宏观设计变量优化和材料-结构协同设计优化的效果.计算结果显示,材料-结构协同优化设计可以取得较单一宏观设计变量更好的优化效果. 相似文献
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针对功能梯度(FGM)圆柱壳与其内声场的振声特性分析需求,采用特征正交-里兹法研究圆柱壳厚度、材料梯度指数、边界支撑刚度、阻抗边界和简谐力位置等因素对振声系统的影响。圆柱壳的位移及内部声压变量通过特征正交多项式与周向傅里叶谐波函数构建,并以声压做功的方式考虑结构与声场之间耦合条件,进而结合里兹法得到耦合系统的振声模态和稳态响应。研究表明,由该模型所得到的数值解与文献及有限元结果具有较好的一致性。对参数的研究发现,壳体厚度、梯度指数、边界刚度、阻抗边界和激励位置等对振声系统的耦合特性均有较为明显影响,这为该类结构的低噪声设计及其内部声场优化提供了有益的参考。 相似文献
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密闭腔体声-结构耦合系统的动力灵敏度分析 总被引:5,自引:0,他引:5
以密闭空腔为对象,开展了声-结构耦合系统的动力分析和灵敏度计算,为系统性态优化设计提供理论和算法基础。分别把结构和声场进行离散化,推导了声-结构耦合系统的有限元方程,求解了耦合系统的频率和声压级响应。在此基础上,以结构尺寸为设计变量,计算了耦合系统的固有频率和声压级响应的灵敏度,解决了声-结构耦合系统动力灵敏度的数值算法问题。 相似文献
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非确定性结构静动态特性稳健优化设计 总被引:5,自引:2,他引:5
本文研究了考虑参数随机性的结构静动态特性稳健性优化设计问题的数学模型和数值求解。在考虑结构设计变量和其研究了考虑参数随机性的结构静动态特性稳健性优化设计问题的数学模型和数值求
解. 在考虑结构设计变量和其他参数随机分布的前二阶矩的条件下,采用基于二阶摄动法的
随机有限元方法对结构响应的平均值和方差进行近似求解. 在摄动法有限元分析的框架下,
提出以一般函数形式表达的结构性能的平均值和标准差及其灵敏度的计算格式. 将结构
稳健性优化设计问题构造为双目标优化问题,优化目标包含结构性能函数的期望值和标准
差,约束函数的变异也给予考虑. 优化问题采用基于函数梯度的算法进行求解.
文中给出的数值算例显示了方法的有效性. 相似文献
10.
强爆炸冲击波作用下天线结构的离散变量优化设计 总被引:1,自引:0,他引:1
首先建立了强爆炸冲击波作用下天线结构受精度和应力约束的连续变量优化设计数学模型 ;其次 ,根据材料特点 ,将设计变量取为离散变量 ,提出了天线结构在强爆炸冲击波作用下受精度和应力约束的离散变量优化设计数学模型。采用离散变量优化算法离散复合形法 ,对强爆炸冲击波作用下的 8m天线进行了优化计算。结果表明 ,经优化设计后 ,天线重量仅为初始重量的 4 0 %。 相似文献