一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法，其步骤包括：构建敷设优化层有限元模型和对应与单元的设计变量；建立插值模型伪密度材料库更新单元物理属性；对敷设结构进行多模态结构分析；利用振动控制因子不小于0.9；随后计算目标函数相对伪密度梯度值；采用启发式迭代格在优化模型凸性条件下的∞

【技术实现步骤摘要】
一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法


[0001]本专利技术涉及一种采用变密度法的拓扑优化算法的阻尼结构减振动力学优化方法，属于结构动力学优化领域，具体地说是一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法。

技术介绍

[0002]在现代的航空航天和机械工程领域，结构的振动噪声成为关注的焦点。这一因素不仅影响设计机构本身的特性，同时对在该结构附近的其他零件或结构的工作状态，造成降低稳定性或精准度以及噪声危害，严重时还会导致振动疲劳从而引发事故。在结构表面敷设黏弹性阻尼材料作为一种被动减振技术，已被验证为一种实用、有效的振动控制措施，近年来得到了广泛的应用。其中，减振效果较好的结构为约束阻尼结构。
[0003]为了提升结构减振力度，对研究对象全部覆盖黏弹性阻尼材料，是有悖于航空航天结构轻量化设计思想。拓扑优化方法较早用于静力学领域，随后在动力学减振中有所发展，主要有直接应用静力学中优化准则法和忽略优化设计变量负值参与迭代的计算方法，每次迭代过程中优化目标灵敏度在非负数范围内寻优，缩小优化变量区域。渐进法在动力学减振优化中有一定的应用，建立本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法，其特征在于：基于数学规划法中序列凸规划方法构建相似性函数，并建立泰勒展开式逼近，推导优化数学模型严格凸性条件，在此基础上，构建全域准则法的拓扑优化减振迭代格。2.根据权利要求1所述的一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立在减振对象敷设表面上约束阻尼结构，划分有限单元法网格，创建约束层与阻尼层对应的优化设计变量；步骤2：选取满足需求的衡量减振的振动量和多模态阶次，确定减振对象边界条件，优化约束体积比，优化设计域单元数，建立约束阻尼结构多模态减振优化模型；步骤3：构建优化设计变量作为变密度法的伪密度量与插值模型的减振对象物理属性函数，以改变应变量刚度矩阵和质量矩阵的单元网格量变化；步骤4：采用多模态振动分析，建立模态振型受影响情况的跟踪分析，并判断振动控制因子是否大于预设值，如果是，模态振型未跃阶，并执行步骤5，否则，调整插值模型的减振对象物理属性函数，重复执行步骤1
‑
3，振动控制因子大于预设值；步骤5：计算优化目标函数相对于设计变量的迭代方向梯度；步骤6：基于数学规划法中序列凸规划方法构建相似性函数，推导优化数学模型严格凸性条件，构建全域准则法优化迭代格，更新优化设计变量伪密度；步骤7：采用迭代更新前后的优化设计变量，建立判据确定收敛性，若满足收敛条件，则优化结束，否则继续优化迭代，重复步骤3至步骤6,最终满足判据条件，对拓扑构型谐响应分析。3.根据权利要求2所述的一种基于全域准则法约束阻尼的多模态优化方法，其特征在于：步骤2中所述的约束阻尼结构多模态减振优化模型，分为Find和Min模型，以及Find和Min模型之间的约束条件为：其中，χ
n
为第n单元插值模型的伪密度并作为优化设计变量；X为设计变量向量；Ψ为优化目标函数；θ
i
为第i阶多模态优化的权重系数，可根据实际需要选取，其值为正数；s.t为Find和Min模型之间的约束条件，V为减振对象阻尼层体积；r为减振对象优化体积比；TN为优化设计变量总数；s
n
、h
n
分别为单元面积和单元高度；V0为阻尼层和约束层总的全敷设体积；χ
min
、χ
max
表示优化设计变量最小值和最大值，可分别取0.001和1.0；在迭代优化求...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁维东，马俊升，刘伟，李传涛，崔新一，缪国峰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：