薄壁结构约束阻尼板减振降噪优化设计

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1、第3l卷第3期2014年6月沈阳航空航天大学学报JoumalofShenyangAerospaceUniversityVr01．31No．3Jul．20l4文章编号：2095—1248(2014)03—0032—07薄壁结构约束阻尼板减振降噪优化设计张彩霞8，沙云东5，朱琳6，揭晓博6(沈阳航空航天大学a．能源与环境学院；b．航空航天工程学部，沈阳110136)摘要：针对薄壁结构约束阻尼减振降噪问题，采用耦合有限元和问接边界元的方法对约束阻尼层厚度进行了优化设计。根据声辐射功率与结构表面振动速度

2、之间的关系，选取振动速度的平方和作为目标函数，各层厚度和总质量分别作为设计变量和状态变量，对一块四角固定的矩形约束阻尼板进行优化仿真，并对优化前后的约束阻尼板进行振动和声学响应分析。结果表明，约束阻尼层厚度配置对阻尼减振有确定性定量影响关系，优化后声辐射功率得到明显降低。关键词：薄壁结构；冲击载荷；约束阻尼层；振动；噪声中图分类号：V214。19文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2014．03．007Optimizationdesignofthin—wall

3、edstructure、订thconstraineddampinglayerZHANGCai—xial，SHAYun—don92，ZHULin2，JIEXiao．b02(1．CollegeofEnergyandEnvironment；2．FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China)Abstract：Finiteelementandindirectboundaryelementmeth

4、odsareusedtooptimizethedesignofthicknessofeachlayertoreducethevibrationandacousticradiationpower．Basedontherelationshipbetweenacousticradiationpowerandvibrationvelocityofthesurfaceofstructure．thesquareofthevibrationvelocityiSse．1ectedasobjectivefunct

5、ion，andthethicknessofeachlayerandthetotalmassofstructureasdesignvariableandstatevariable．Aconstraineddampingplatewithfourcomersfixedhasbeensimulatedandoptimized．TheresultsshowsthattheconfigurationofthicknesshasadefiniteandquantitativeeffeCtondamping．

6、Theoptimizationmakesthevibrationvelocityandacousticradiationpowerreducedsignificantly．Keywords：thin—walledstructure；impactloadings；constraineddampinglayer；noise为减轻重量航空航天飞行器上大量采用薄壁结构，如飞行器蒙皮、发动机燃烧室等，它们常常因受到随时问变化的冲击载荷的作用而产生较大的结构振动和噪声。工程中经常采用敷设约束阻尼的方式来减小

7、结构振动和噪声¨‘1⋯，并通过优化的方法使阻尼性能和经济效益最大化，因此对冲击载荷作用下薄壁结构约束阻尼减振降噪优化设计的研究具有重要的现实意义。约束阻尼的减振降噪优化包括两个方面：一是对结构动力特性进行优化；二是对结构振动响应进行优化。在结构振动特性方面，杨雪等哺1研究了各阻尼层材料的几何及物理参数对阻尼结构性能的影响，并对粘弹性阻尼材料和弹性钢板组合成的阻尼板进行了优化设计；沈允文等∞o用有限元结合模态应变能的方法，进行结构阻尼最佳敷设位置的预测；陈学前等旧l采用有限元结合损收稿日期：201

8、3—11一06作者简介：张彩霞(1988一)，女，辽宁辽阳人，硕士研究生，主要研究方向：E—mail：617321997@qq．com；沙云东(1966一)，男，黑龙江阿城人，教授，主要研究方向：发动机强度震动与噪声，E-mail：ydsha2006@vip．sinacom。第3期张彩霞，等：冲击载荷作用下薄壁结构约束阻尼减振降噪优化设计33耗因子最大化的方法，对约束阻尼板各层厚度进行了优化。杨加明等’9o运用改进遗传算法结合损耗因子最大化的方法，对多层黏弹性复合材料结构进行优化设计。在结构振动