简谐力激励下结构拓扑优化与频率影响分析

研究了简谐力激励下以结构指定位置稳态阶段位移响应幅值为目标函数、结构体积为约束的拓扑优化设计问题.通过在频域上使用模态叠加法求解简谐力激励下的位移响应,分析了激励频率和作用方向对位移响应幅值及其优化结果的影响.引入材料属性的多项式插值惩罚模型,有效消除了动力学拓扑优化局部模态现象.分析了高频激励下位移响应幅值拓扑优化存在的稳定性差、结构不连续等问题,并通过引入附加静位移约束,获得了清晰合理的结构形式.理论分析和算例结果揭示了位移响应幅值优化过程中结构模态的变化规律,验证了该拓扑优化模型的有效性.

简谐力激励下多组件结构系统的整体优化设计

多组件结构系统整体优化设计通过协同优化支撑结构拓扑构型和组件布局来使结构系统的位移响应最小。本文提出通过模态加速度法(MAM)求解多组件结构系统的位移响应,并以位移响应值最小作为优化目标;引入多点约束(MPC)方法模拟组件与设计域间的铆钉或螺栓连接形式;采用有限包络圆法(FCM)来避免组件之间及组件与设计域边界产生干涉。建立了多组件结构系统整体优化问题的数学模型,并对动响应目标函数关于设计变量的灵敏度进行了推导。最后,通过几个算例验证了整体优化方法在简谐力激励下求解问题的可行性及其在实际问题中的有效性。

简谐激励力作用下悬垂缆线的谐波共振

本文研究在简谐激励力作用下的悬垂缆线的谐波共振。用Hamilton原理导出悬垂缆线面内运动的非线性偏微分方程。通过假设悬垂缆线的挠度曲线 ,运用Galerkin方法将偏微分方程转化为常微分方程。用多尺度法研究悬垂缆线的超谐波共振和次谐波共振 ,得到了系统的定常周期解 ,平均方程和幅频曲线。

简谐力激励下结构的生长式拓扑优化方法（英文）

目的:振动在机械结构的工作中难以避免,且会显著降低机械结构的工作性能。因此,结构动力响应优化设计就显得尤为重要。本文旨在提出一种有效的简谐力激励下的结构拓扑优化方法,通过合理设计结构内加强筋的布局,减小结构特定位置处的位移响应幅值,提高结构的固有频率。概要:植物叶脉可以有效地支撑叶片以抵抗自然界中的风载。本文将植物叶脉分叉构型的最优性用于简谐力激励下结构的加强筋布局设计。首先对简谐力激励下结构的位移响应进行分析。在此基础上,构建以最小化结构特定位置处位移响应幅值为目标的生长式拓扑优化模型。然后,从数学优化的角度,分析加强筋的生长应遵循的规律,提出生长式拓扑优化的数值实现算法。最后通过数值算例证明了本文所提方法的有效性。

钢丝绳减振器物理参数对频响特性影响研究

建立了钢丝绳减振器非线性滞迟振动系统在基础激励和简谐力激励共同作用下的微分方程,运用Fourier级数展开法和谐波平衡法相结合的方法推导出相应的频响方程,利用Matlab对频响方程进行数值求解,做出各自的图形,得出了质量、阻尼、刚度和滞迟力对其频响特性的影响,分别都表现出了其强非线性,在低频阶段表现出渐软特性,在高频区域表现渐硬特性。质量、阻尼和刚度对系统频响特性的影响规律都不相同,但是都表现出一致的单调性,滞迟力没有表现出这种特性。