一种基于Heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，包括：建立船舶设备基座的频率拓扑优化模型，其中，定义优化目标为基座频率特征值的最大化；计算基座结构的特征频率和特征向量；根据振动方程求解目标函数对设计变量的伴随灵敏度；根据上述灵敏度进行敏度滤波；基于移动渐近线法更新设计变量；利用Heaviside函数对设计变量进行密度滤波；根据上述求得的密度值迭代优化求得基座拓扑结构。本发明专利技术在优化过程中以单元伪密度为设计变量，以基频最大化为优化目标，应用优化算法进行迭代求解；通过敏度滤波并结合Heaviside函数进行密度滤波更新设计变量，保证满足体积约束的同时可以使得优化结构更加清晰明了，精确描述优化结果的拓扑边界信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基座频率拓扑优化方法，尤其涉及一种基于heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法。

技术介绍

1、在船舶上，通常配置有大量的船用设备，这类设备一般通过基座安装在甲板上。而船舶的机械动力设备运行时产生的振动能量大都由基座传递至船体，引起船体振动并产生水下辐射噪声。因此，进行合理的基座设计一方面能增加振动衰减量，另一方面也可使隔振装置发挥良好的隔振效果。

2、现有船舶设备基座减振优化设计方法主要有以下几种，一种是采用在基座构件表面敷设阻尼材料的方式进行减震，通过评估不同阻尼敷设区域、阻尼厚度和阻尼形式等因素对基座减振效果的影响，得到基座减振设计方案。上述方法所用的常见阻尼材料耐热、抗低温特性相对性较弱，在海水等腐蚀性强的环境中会加快失效，使用寿命大大缩短。并且常见的阻尼材料在长期承受大负载时会造成松弛，导致减震效果递减。此外，增加阻尼厚度以及约束材料用量会导致设备总重量增大。

3、另一种是提出基于声学设计优化基座的方法，通过进行阻振质量-基座-刚度综合优化设计来减小板架振动，通过建立声学动态代理模型，采用径向本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于Heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，包括：建立船舶设备基座的频率拓扑优化模型，其中，定义优化目标为基座频率特征值的最大化；计算基座结构的特征频率和特征向量；根据振动方程求解目标函数对设计变量的灵敏度；根据上述灵敏度进行敏度滤波；利用Heaviside函数对设计变量进行密度滤波，使其数值向0或1逼近；根据上述求得的数值结果迭代优化求得最优基座拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于Heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，所述建立船舶设备基座的频率拓扑优化模型，具体为：将设计区域离散，约束条件为设计区域的材料...

【技术特征摘要】

1.一种基于heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，包括：建立船舶设备基座的频率拓扑优化模型，其中，定义优化目标为基座频率特征值的最大化；计算基座结构的特征频率和特征向量；根据振动方程求解目标函数对设计变量的灵敏度；根据上述灵敏度进行敏度滤波；利用heaviside函数对设计变量进行密度滤波，使其数值向0或1逼近；根据上述求得的数值结果迭代优化求得最优基座拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，所述建立船舶设备基座的频率拓扑优化模型，具体为：将设计区域离散，约束条件为设计区域的材料体积分数不超过许用值。

3.根据权利要求2所述的一种基于heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，所述频率拓扑优化数学模型为：

4.根据权利要求3所述的一种基于heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，所述结构的总刚度矩阵k和总质量矩阵m分别由下式给出：

5.根据权利要求4所述的一种基于heaviside函数的船舶设备基座频率拓扑优化方法，其特征在于，所述单元质量矩阵me在低材料密度处ρe＝0.1具有参数连续性。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阁，李刚，刘志强，王磊，吴玉梅，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：