針對(duì)航天設(shè)備中對(duì)振動(dòng)頻率有特殊要求的高阻尼支座結(jié)構(gòu),基于獨(dú)立、連續(xù)、映射（Independent Continuous Mapping, ICM）方法,結(jié)合隨機(jī)振動(dòng)的虛擬激勵(lì)方法,建立了具有頻率禁區(qū)約束的連續(xù)體動(dòng)力學(xué)優(yōu)化模型。該方法通過瑞利商和泰勒展開式對(duì)頻率禁區(qū)進(jìn)行顯式處理,將優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃模型;在動(dòng)力學(xué)分析過程中引入虛擬激勵(lì)方法,通過對(duì)偶理論和序列二次規(guī)劃方法進(jìn)行了求解。通過對(duì)某型支座結(jié)構(gòu)的建模優(yōu)化,結(jié)合數(shù)值分析對(duì)各項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行了比對(duì),得到優(yōu)化結(jié)果避開了預(yù)設(shè)頻率禁區(qū),在滿足變形約束下使質(zhì)量降低27.66%,完成了優(yōu)化任務(wù),驗(yàn)證了本文方法的有效性。 

【文章來源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)模型(modelofsupportstructure)圖1支座結(jié)構(gòu)Fig.1Supportstructure(b)支座

件采用了鋼材，其具體屬性如表3所示。在仿真分析前根據(jù)表中材料屬性對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行材料賦值。根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化ICM方法和動(dòng)力學(xué)分析的虛擬激勵(lì)方法，支座在拓?fù)鋬?yōu)化過程中的優(yōu)化結(jié)果如圖2所示(色柱表示單元密度)。表3相關(guān)材料屬性Tab.3Materialproperties材料(material)密度(density)/kgm-3彈性模量(elasticmodulus)/MPa泊松比(Poisson’sratio)鎂合金(magnesiumalloy)1820458000.281鋼材(模擬件)(steel(model))7533(7850)2100000.250(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖2拓補(bǔ)優(yōu)化初始視圖Fig.2Theinitialviewoftopologyoptimization由于該支座結(jié)構(gòu)構(gòu)型復(fù)雜，動(dòng)力學(xué)性能較為復(fù)雜，對(duì)圖2的結(jié)果進(jìn)行了322次迭代。由圖2可以看到，支座結(jié)構(gòu)的構(gòu)型比較清晰，受力路徑比較合理，但是其將部分不應(yīng)減去的材料也刪掉了，如支架安裝螺孔處，為此，將部分不可刪除的材料設(shè)置為非設(shè)計(jì)域，再次進(jìn)行分析，如圖3所示(其中矩形框標(biāo)注的區(qū)域?yàn)椴豢蓛?yōu)化區(qū)域，其余區(qū)域?yàn)榭蓛?yōu)化區(qū)域)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，得到的結(jié)果如圖4所示(色柱表示單元密度)。圖3非優(yōu)化區(qū)域設(shè)置Fig.3Non-optimizationregionsetting(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖4修正后拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果Fig.4Modifiedtopologyoptimizationresults

件采用了鋼材，其具體屬性如表3所示。在仿真分析前根據(jù)表中材料屬性對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行材料賦值。根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化ICM方法和動(dòng)力學(xué)分析的虛擬激勵(lì)方法，支座在拓?fù)鋬?yōu)化過程中的優(yōu)化結(jié)果如圖2所示(色柱表示單元密度)。表3相關(guān)材料屬性Tab.3Materialproperties材料(material)密度(density)/kgm-3彈性模量(elasticmodulus)/MPa泊松比(Poisson’sratio)鎂合金(magnesiumalloy)1820458000.281鋼材(模擬件)(steel(model))7533(7850)2100000.250(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖2拓補(bǔ)優(yōu)化初始視圖Fig.2Theinitialviewoftopologyoptimization由于該支座結(jié)構(gòu)構(gòu)型復(fù)雜，動(dòng)力學(xué)性能較為復(fù)雜，對(duì)圖2的結(jié)果進(jìn)行了322次迭代。由圖2可以看到，支座結(jié)構(gòu)的構(gòu)型比較清晰，受力路徑比較合理，但是其將部分不應(yīng)減去的材料也刪掉了，如支架安裝螺孔處，為此，將部分不可刪除的材料設(shè)置為非設(shè)計(jì)域，再次進(jìn)行分析，如圖3所示(其中矩形框標(biāo)注的區(qū)域?yàn)椴豢蓛?yōu)化區(qū)域，其余區(qū)域?yàn)榭蓛?yōu)化區(qū)域)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，得到的結(jié)果如圖4所示(色柱表示單元密度)。圖3非優(yōu)化區(qū)域設(shè)置Fig.3Non-optimizationregionsetting(a)a視圖(viewa)(b)b視圖(viewb)圖4修正后拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果Fig.4Modifiedtopologyoptimizationresults

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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