一种含全局振动模态识别的结构优化方法和系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种结构优化方法，尤其涉及一种含全局振动模态识别的结构优化方法和系统。
技术介绍
现代结构优化方法结合了数学规划理论和力学分析方法，以计算机为工具，可以自动地优化和改进结构设计，并满足各种条件限制，被广泛应用于航空航天、汽车和建筑等领域，其潜在经济效益十分显著，相关结构优化方法的研究己受到国内外的高度重视。在工程结构优化过程中，往往需要对不同方向上全局振动的频率进行约束。但是，随着设计变量的迭代变化，容易发生模态置换现象，使原来的频率约束错误地附加到其他模态上。这种模态置换的反复出现，导致优化问题不能收敛；即使能够收敛，最后的优化结构也是不可信的。现有的结构优化方法无法解决上述模态置换的问题，因此，有必要设计一套新的结构优化方法和系统，以克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的含全局振动模态识别的结构优化方法和系统，以在发生模态置换现象时，自动识别目标模态，修改频率约束，保证迭代过程的顺利进行，避免模态置换。为了实现上述目的，本专利技术提供的含全局振动模态识别的结构优化方法包括以下步骤：步骤S1，确定有限元模型和优化模型，其中，初始的有限元模型和优化模型按照初始设计的结构参数建立，并在优化模型中添加全局模态频率约束；步骤S2，对有限元模型进行模态分析；步骤S3，根据模态分析的分析结果搜寻全局模态频率约束中指定的全局振动模态；步骤S4，若未搜寻到全局模态频率约束中指定的所有自由度的全局振动模态，则增加模态分析求解阶数，返回步骤S2重新进行模态分析；步骤S5，若搜寻到所有自由度的全局振动模态，采用所有自由度的全局振动模态更新优化...
【技术保护点】
一种含全局振动模态识别的结构优化方法，其特征在于，包括：步骤S1，确定有限元模型和优化模型，其中，初始的有限元模型和优化模型按照初始设计的结构参数建立，并在所述优化模型中添加全局模态频率约束；步骤S2，对所述有限元模型进行模态分析；步骤S3，根据模态分析的分析结果搜寻所述全局模态频率约束中指定的全局振动模态：步骤S4，若未搜寻到所述全局模态频率约束中指定的所有自由度的全局振动模态，则增加模态分析求解阶数，返回步骤S2重新进行模态分析；步骤S5，若搜寻到所述所有自由度的全局振动模态，采用所述所有自由度的全局振动模态更新优化模型中的全局模态频率约束；步骤S6，建立近似优化问题；步骤S7，采用更新全局模态频率约束后的优化模型进行寻优，其中，若所述近似优化问题收敛，则停止寻优，否则返回步骤S1，根据当前寻优结果更新所述优化模型的设计变量并修改所述有限元模型的对应结构参数，以重新确定有限元模型和优化模型。
【技术特征摘要】
1.一种含全局振动模态识别的结构优化方法，其特征在于，包括：步骤S1，确定有限元模型和优化模型，其中，初始的有限元模型和优化模型按照初始设计的结构参数建立，并在所述优化模型中添加全局模态频率约束；步骤S2，对所述有限元模型进行模态分析；步骤S3，根据模态分析的分析结果搜寻所述全局模态频率约束中指定的全局振动模态：步骤S4，若未搜寻到所述全局模态频率约束中指定的所有自由度的全局振动模态，则增加模态分析求解阶数，返回步骤S2重新进行模态分析；步骤S5，若搜寻到所述所有自由度的全局振动模态，采用所述所有自由度的全局振动模态更新优化模型中的全局模态频率约束；步骤S6，建立近似优化问题；步骤S7，采用更新全局模态频率约束后的优化模型进行寻优，其中，若所述近似优化问题收敛，则停止寻优，否则返回步骤S1，根据当前寻优结果更新所述优化模型的设计变量并修改所述有限元模型的对应结构参数，以重新确定有限元模型和优化模型。2.根据权利要求1所述的含全局振动模态识别的结构优化方法，其特征在于，步骤S2中模态分析的分析结果为每个自由度的多个模态的有效质量分数；步骤S3具体为：判断一个自由度的多个模态的有效质量分数中是否存在一个或多个值大于预设的有效质量分数阈值，若存在，则所述自由度的多个模态的有效质量分数中的最大值对应的模态为全局振动模态。3.根据权利要求1所述的含全局振动模态识别的结构优化方法，其特征在于，步骤S6具体为：对有限元模型进行结构分析和敏度分析；根据所述结构分析和敏度分析的分析结果建立所述近似优化问题。4.根据权利要求1所述的含全局振动模态识别的结构优化方法，其特征在于，步骤S1中建立的优化模型的数学表达式为： min F ( X ) s . t . ...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈珅艳，胡燚杰，郑焱午，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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