基于进化策略的加筋板声辐射性能优化

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结构振动和噪声控制对于民船和军船都是一项十分重要的研究课题。声辐射的控制对于舰艇的声隐性有着重要意义。在实际工程中,船舶结构中多采用加筋板结构,所以改变加筋位置来抑制结构的声辐射具有重要的工程意义。本文就是以加筋位置作为设计变量对加筋板进行声辐射优化的。本文首先介绍了有限元方面的知识,详述了梁单元刚度矩阵和板单元刚度矩阵的推导过程、梁单元的坐标转换、刚度矩阵的叠加方法及有限元模型的更新。然后介绍了振动的矩形板置于水平的无限大刚性障板向上半空间进行声辐射的平均辐射声功率的计算方法,并且说明了进化策略的计算流程和进化参数。进化策略的应用已经很广泛,在实际工程中遇到的大多数结构声辐射优化问题都是对于连续变量优化的,本文则是基于进化策略,以加载位置为离散设计变量进行优化的。基于这种优化方法,在单点简谐激励力作用下,分别运用加质量点,均布质量,加强筋三种修改结构的方法,以平均辐射声功率为优化目标,对一块四边简支的加筋板进行声学结构优化。通过多个声辐射数值优化计算算例,对比分析了三种结构修改方式的优化结果,比较可以发现加强筋的优化效果最好,重量最轻。综合多次的计算结果表明:优化后,加强筋有优先把激励点和最近的简支边相连的趋势,这种观点可以定性的用阻抗的观点来解释。最后本文概述了白噪声激励下多点随机振动的理论推导过程,对简支钢板模型在白噪声多点随机激励作用下进行了声学结构优化,并分析讨论了优化结果。
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