摘要：为减小阻尼板质量并提高减振性能,研究了结构动力学优化技术。构建了以移动常数与模态损耗因子差值为目标、阻尼层单元密度为拓扑变量、阻尼层体积用量及振动模态频率为约束的阻尼板优化模型。利用序列凸规划法构造目标函数的凸性逼近式,采用拉格朗日乘子法解算逼近函数,以获取全局优化的阻尼层布局。利用模态损耗因子与模态应变能的本构关系推导目标函数关于拓扑设计变量的灵敏度,基于K-T条件构造拓扑变量迭代式。引入双线性插值函数惩罚拓扑变量并使其值聚集于0或1,编写并实现了悬臂阻尼板优化程序。当阻尼层体积用量控制在50%时,1阶模态损耗因子增大52.29%,灰度单元占比1.78%。阻尼板谐响应分析表明优化构形具良好减振特性。双线性插值优化既能充分发挥阻尼层的耗能效力又可大幅减少灰度阻尼单元数。

摘要：为了有效实现板件的抗振性动力学设计,研究约束阻尼板拓扑动力学优化方法。建立约束阻尼板有限元动力学分析模型,推导出模态损耗因子计算公式;建立了基于模态损耗因子最大化目标,以阻尼层单元相对密度为拓扑变量,以阻尼材料使用量及结构频率作为控制的阻尼板优化数学模型;利用序列凸规划理论而对传统优化准则法进行改进,采用改进准则法GCMOC(global extreme point converged by method of optimization criterion)解算优化模型以求取全域性优化解,推导出面向GCMOC的拓扑变量迭代式;考虑到多阶次RAMP(rational approxination of material properties)函数的形状具有较理想的可控下凹几何特征,提出在优化迭代中采用多阶次RAMP材料插值模型(MO-RAMP)对拓扑变量集合进行惩罚以实现其快速的0,1二值化,并尽量减少处于0.3~0.7的中间拓扑变量值出现;编制了面向约束阻尼板的拓扑动力学优化程序,实现了基于MO-RAMP的约束阻尼板GCMOC法变密度式减振拓扑动力学优化过程。算例分析表明,MO-RAMP与GCMOC复合的算法用于阻尼板拓扑迭代时,可将阻尼单元密度值快速地推向逼近0或1的值。它能得到清晰的阻尼单元优化密度云并有利于优化构型的实现;能在大幅减少阻尼材料用量条件下充分发挥其黏弹耗能效应,能在保证阻尼板动力学特性基本稳定的前提下使结构获得更好的减振效果。

摘要：为了丰富旋转超声电机的型式,该文提出了一种复十形定子正交模态驱动的旋转超声电机。选取定子的面内、外弯振作为电机的工作模态,阐述了定子驱动机理。建立了定子有限元(FEM)模型,对电机进行模态分析,基于两相工作模态频率一致性的目标对定子进行尺寸优化,最终确定定子的主要尺寸L、H、K、J、I、D分别为18.2 mm、3.2 mm、3.6 mm、4.3 mm、11.6 mm、3.4 mm,此时两相模态频率分别为37851 Hz和37959 Hz。对电机进行谐响应分析,以排除干扰模态的影响。对电机进行瞬态分析,当以250 V、37800 Hz的信号激励时,x、y、z各向振幅可达3.93μm、3.61μm、4.12μm。探究了电机的调压、调频及调相特性,设计了电机的装配结构,该电机有望产生较大的动力及速度。