申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2020-07-08

公开（公告）日：2022-09-20

公开（公告）号：CN111859741B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.20#授权;2020.11.17#实质审查的生效;2020.10.30#公开

摘要：本发明公开了一种加筋板壳结构阻尼层拓扑与加筋肋布局协同优化方法，属于拓扑优化技术领域，用于解决加筋板壳结构的振动被动抑制问题。该方法为：针对含表面阻尼层和加筋薄壁板壳结构，分别引入描述筋肋和阻尼拓扑的两类独立设计变量，并考虑筋肋和阻尼材料用量的约束，以动态响应最小化为目标构建阻尼层和筋肋的协同拓扑优化模型，实现薄壁加筋结构筋肋和阻尼的最优分布设计。本发明方法给出了一种加筋肋与阻尼层布局协同动态拓扑优化模型构建方法，与传统的单独优化加筋肋布局、优化敷设阻尼材料布局等方法相比可以获得更加丰富的优化布局结果，并且这些优化布局结果有良好的刚度与减振等力学性能，具有良好的工程应用价值。

主权项：1.一种加筋板壳结构阻尼层拓扑与加筋肋布局协同优化方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、对含阻尼层的加筋板壳结构，建立阻尼层、加筋层和基板层的有限元分析模型，给定各层所用材料的弹性模量、泊松比、质量密度和阻尼等参数；根据有限元分析模型中各个单元有无材料以及材料类型，计算含阻尼层加筋板壳结构的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵、总体刚度矩阵；施加载荷与约束，构建结构振动控制方程，获得结构的动态响应；具体步骤如下：步骤1、将初始几何模型中的基板划分为板壳有限单元；步骤2、将初始几何模型中的阻尼层划分为板壳有限单元，对阻尼层与基板层采用共节点等方式叠加；步骤3、把加筋层中所有的筋肋都采用梁单元模拟；步骤4、加筋层有限元模型采用基结构方法构建，基结构为预先设置的密集排布的梁单元结构，基结构由一个个设计单胞构成，设计单胞与基板层的板壳单元共节点，设计单胞中任意两节点设置连接梁单元，因此确定设计单胞中梁单元布局；步骤5、构建总体质量矩阵、总体刚度矩阵为： 上式中，分别为基板层中第k个板壳单元刚度阵和质量阵，分别为加筋层中第i根筋肋的刚度矩阵和质量矩阵，分别为阻尼层中第j个单元的刚度矩阵和质量矩阵；xi为加筋层中第i根筋肋的密度；yj为阻尼层中第j个板壳单元的密度；u、v分别为筋肋单元刚度和单元质量惩罚因子，h、c分别为阻尼层单元刚度和单元质量惩罚因子；m为加筋层的设计变量个数，n为阻尼层设计变量的个数，d为基板层单元的个数；对含阻尼层的加筋板壳结构的阻尼采用瑞利阻尼等形式进行描述；相比于阻尼层，加筋层和基板层的阻尼较小被忽略，故只考虑阻尼层的阻尼效应；步骤6、根据总体质量矩阵、总体刚度矩阵、总体阻尼矩阵，最终形成的系统振动控制方程： 上式中，pt＝Peiωt，P为载荷幅值，相应的位移稳态响应为ut＝Ueiωt，速度稳态响应加速度稳态响应其中U为位移幅值；步骤二、分别设置阻尼层和加筋层拓扑变量，建立描述动态响应最小化的目标函数，约束加筋层和阻尼层材料用量，建立加筋肋与阻尼层协同拓扑优化模型；构建的筋肋、阻尼一体化布局优化列式如下所示： 上式中，目标函数f表示动态响应；Vsu为加筋层材料体积分数上限，Vzu为阻尼层材料体积分数上限；Vs为加筋肋所用材料体积分数；Vz为阻尼层所用材料体积分数；步骤三、求目标函数关于设计变量的灵敏度，进行阻尼层和加筋层的优化，每次优化迭代后，根据当前设计变量值，更新分析模型继续优化迭代直到收敛，得到以动态响应最小化为优化目标的阻尼和加筋肋协同拓扑优化设计结果；在求解目标函数关于设计变量的灵敏度中，总体刚度、总体阻尼和总体质量矩阵对加筋肋密度和阻尼层单元密度两类设计变量的微分可根据总体刚度、总体质量、总体阻尼矩阵计算公式分别得到。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 一种加筋板壳结构阻尼层拓扑与加筋肋布局协同优化方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD