[发明专利]基于水平集法的约束阻尼结构优化设计方法

摘要

本发明涉及一种基于水平集法的约束阻尼结构优化设计方法，属于结构优化设计技术领域。该方法具体包括：建立约束阻尼结构拓扑优化模型和有限元模型；确定约束阻尼结构的初始构型，并对其进行模态分析，根据灵敏度计算公式计算约束阻尼胞单元的灵敏度，采用逆风法对水平集进行求解，更新设计变量并重新初始化水平集距离函数，当满足约束条件时停止迭代，输出拓扑构型。本方法在附加一定约束阻尼材料的情况下，使约束阻尼板壳结构的模态损耗因子最大化，保证在有限的附加质量前提下，获得最好的阻尼减振效果。

主权项

一种基于水平集法的约束阻尼结构优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)确定初始构型，建立其有限元模型，初始化符号距离函数；2)建立拓扑优化模型：FindX=P1P2...PnTMinf=-ηks.t.V=Σi=1nPivi≤V*;Pi=0orPi=1]]>其中：Pi为设计变量，其取值为{0,1}，当Pi＝0时，表示约束阻尼胞单元i为空白单元，此处的约束阻尼材料被删除；当Pi＝1时，表示约束阻尼胞单元i为实体单元，此处覆盖有约束阻尼材料；ηk为模态损耗因子，vi为第i个单元的体积，V*是体积约束；3)对有限元模型进行模态分析，提取每个单元的模态应变能，采用灵敏度计算公式，计算每一个约束阻尼胞单元的灵敏度；4)利用逆风法求解水平集方程，实现结构拓扑的演化；5)重新初始化符号距离函数；6)判定是否收敛，若约束阻尼材料的体积满足体积约束，且目标函数两次迭代的插值小于给定值，即f(x,k+1)‑f(x,k)≤β则收敛，若不收敛，则重复步骤3)‑6)直至收敛。