约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观拓扑优化设计

摘要：

针对约束阻尼板的减振优化设计问题,提出一种约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观拓扑优化方法.黏弹性阻尼层由三维单胞组成,采用代表体元法对三维单胞的等效材料属性进行分析.在对三维单胞施加边界条件时,考虑三维单胞上下表面受到约束层和基层约束的影响,在此基础上建立约束阻尼结构的宏观有限元模型.以宏观结构模态损耗因子最大化为优化目标,建立约束阻尼结构的黏弹性阻尼层细观结构拓扑优化模型.分析了优化目标函数关于设计变量的灵敏度,采用优化准则法对建立的优化模型求解.对建立的周期开孔的约束阻尼板有限元模型进行模态分析,与细分网格法对比,考虑边界约束的代表体元法计算得到的固有频率和模态损耗因子最大误差分别为0.09％和3.60％,而传统均匀化方法计算得到的固有频率和模态损耗因子最大误差分别为1.18％和6.59％,可见考虑边界约束的代表体元法的计算精度要高于传统均匀化方法.以黏弹性阻尼材料体积分数0.4为约束条件,分别以一阶、二阶和三阶模态损耗因子最大化为优化目标,对约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观构型进行优化.结果表明,黏弹性阻尼层细观优化构型与目标阶次的模态振型和模态剪切应力方向相关;在黏弹性阻尼材料使用量减少了60％的情况下,优化结构的目标一阶、二阶和三阶模态损耗因子分别增加了3.70％、14.86％和10.22％,共振响应峰值分别减小了9.71％、10％和13.33％,验证了优化方法的正确性和有效性.

关键词：黏弹性阻尼材料、代表体元法、细观拓扑优化、模态损耗因子

所属期刊栏目：43

分类号：TB53(声学工程)

资助基金：国家自然科学基金;河南省重大科技专项项目;河南省重点研发与推广专项科技攻关项目

在线出版日期：2022-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：60-66