形狀優(yōu)化與有限元網(wǎng)格重構(gòu)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)化程度的迅猛發(fā)展，噪聲污染日趨嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)振動(dòng)是噪聲的主要來(lái)源之一，結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性優(yōu)化設(shè)計(jì)可以降低噪聲，而通過(guò)改變形狀降低噪聲是一種重要的方法。如何用較少的設(shè)計(jì)變量控制和描述復(fù)雜形狀的變化，在優(yōu)化過(guò)程中保證重構(gòu)的有限元模型不發(fā)生畸變，采用何種優(yōu)化算法可以方便的將聲學(xué)特性作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行形狀優(yōu)化等，都是形狀優(yōu)化中的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)這些難點(diǎn)，本文以結(jié)構(gòu)聲輻射功率為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)基本形狀向量的權(quán)系數(shù)描述和控制結(jié)構(gòu)形狀，參數(shù)化建模進(jìn)行網(wǎng)格

2、重構(gòu)，利用遺傳算法優(yōu)化復(fù)雜結(jié)構(gòu)。具體研究工作如下：
　　(1)介紹了形狀優(yōu)化理論及其數(shù)學(xué)模型，闡述了基本形狀向量法理論，并對(duì)該算法獨(dú)立性檢查、結(jié)構(gòu)內(nèi)部從屬變動(dòng)和生成技術(shù)等一些核心問(wèn)題進(jìn)行了研究。
　　(2)對(duì)形狀優(yōu)化過(guò)程中新結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格重構(gòu)問(wèn)題，引入?yún)?shù)化建模的概念，建立基于基本形狀向量法的有限元網(wǎng)格重構(gòu)APDL語(yǔ)言程序，用實(shí)例驗(yàn)證了程序的正確性。
　　(3)本文使用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，闡述了該算法中的核心操作理論，給

3、出編程中所需設(shè)置參數(shù)的選取準(zhǔn)則，并完成遺傳算法Matlab編程。
　　(4)本文目標(biāo)函數(shù)為結(jié)構(gòu)聲輻射功率，采用波疊加法編程計(jì)算，為此研究了波疊加法理論，并通過(guò)實(shí)例與邊界元法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其正確性。對(duì)幾何平板、復(fù)雜曲面和封閉箱體進(jìn)行了聲輻射形狀優(yōu)化，效果非常明顯。
　　(5)為了將本文方法應(yīng)用于實(shí)際電機(jī)聲學(xué)特性優(yōu)化中，建立了電機(jī)有限元模型，通過(guò)試驗(yàn)?zāi)B(tài)與仿真模態(tài)對(duì)比驗(yàn)證其正確性，進(jìn)行了電機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析和輻射噪聲計(jì)算，分析知蓋板