申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2020-12-14

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN112613137B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/15;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2021.04.23#实质审查的生效;2021.04.06#公开

摘要：一种基于刚度等效和模型降阶的减振优化快速计算方法。首先，针对复杂加筋薄壁结构划分有限元周期性加筋单胞结构，建立原薄壁加筋结构同尺寸不含筋条的光筒薄壁结构。其次，基于有限元单胞得到等效刚度系数、等效密度、模型整体结构质量及结构承载力。再次，将等效刚度系数和等效密度参数赋予光筒薄壁结构建立等效模型，再通过建立降阶分析模型得到特定工作频段能量值。最后，建立有限元优化列式，以加筋薄壁结构的壳体厚度和筋条参数为设计变量，以承载力和能量值作为约束，质量最小化为目标进行轻量化设计。本发明对于多种类型的薄壁加筋结构、多种状况动力响应分析有较高的适用性，且具有满足精度和高效计算的优势，能够协同考虑多个约束条件。

主权项：1.一种基于刚度等效和模型降阶的减振优化快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，针对复杂加筋薄壁结构划分有限元周期性加筋单胞结构，并建立原薄壁加筋结构同尺寸不含筋条的光筒薄壁结构；具体如下：首先，建立复杂加筋薄壁结构，从加筋薄壁结构中划分出代表性周期加筋单胞结构，得到单胞有限元模型，其中单胞结构主要包括蒙皮和筋条两个部分；其次，根据原加筋薄壁结构，建立同样尺寸去除筋条的光筒薄壁结构；最后，对单胞结构和光筒薄壁结构有限元单元网格划分，并对单胞结构赋予材料属性；第二步，基于有限元单胞计算得到等效刚度系数、等效密度、模型整体结构质量以及结构承载力；第三步，将第二步求得的等效刚度系数和等效密度参数赋予划分网格后的光筒薄壁结构，建立等效模型，基于模型降阶方法结合全局减缩基技术建立降阶分析模型，进行动力学谐响应分析，得到特定工作频段能量值，具体如下：首先，将第二步求得的等效刚度和等效密度赋给第一步建立的光筒薄壁结构，获得复杂加筋薄壁结构的等效模型；然后，通过减缩基矩阵构造方法构造结构初始减缩基矩阵，再使用模型降阶方法结合全局减缩基技术建立全局减缩基矩阵，通过降低有限元数值计算模型的维度建立降阶分析模型，对有限元数值模型进行自由度减缩，使降阶模型在满足分析精度的同时减少计算时间；最后，对降阶后的模型进行动力学谐响应分析，根据谐响应分析得到的动刚度和位移响应输出计算频点的能量，对特定工作频段内的所有能量值进行累加得到工作频段能量值；其中，所述的模型降阶方法包括特征正价本征正交分解法、动力学模态分解法；第四步，建立承载力与动响应协同优化列式并对优化问题进行求解；以加筋薄壁结构的壳体厚度和筋条参数为设计变量，第二步和第三步中得到的结构承载力和工作频段能量值作为约束，质量最小化为目标进行轻量化设计；建立的轻量化优化列式如下：Find：xMinimize：MassSubjectto：Pcrx＞PiniTex＜Teini式中，x为设计变量，包括加筋薄壁结构的壳体厚度和筋条参数；xilb和xiub分别是变量x的下限值和上限值；Mass为待求结构整体质量，Pcrx和Tex分别是待求结构整体承载力和工作频段内的总能量，Pini和Teini分别是原始构型的整体承载力和工作频段能量值；第四步在优化计算方法上，首先，采用聚类方法对优化设计空间减缩，便于寻优；其次，根据缩小范围之后的参数变量区间进行局部寻优处理；最后，采用局部优化方法求解最优解，经过优化得到满足结构承载力许可，得到实现减振功能性需求和轻量化设计的最优构型。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 一种基于刚度等效和模型降阶的减振优化快速计算方法

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