结构模态阻尼比的动力学拓扑优化设计

摘要

航天器微振动会干扰精密仪器运行并威胁任务安全,其多源性、宽频性和传递复杂性导致难以通过常规手段有效消除.航天器结构的轻量化与高刚度需求对被动减振设计提出了新的挑战.针对传统阻尼材料均匀分布导致的冗余质量问题,本文提出一种最大化模态阻尼比的自由阻尼结构拓扑优化设计方法.通过变密度法建立优化模型,以最大化模态阻尼比为优化目标,结合灵敏度过滤与密度过滤方法,研究阻尼材料的最优分布.以两端固支薄板与悬臂薄板为例,对比分析了两种过滤方式对优化结果减振性能的影响.结果表明,优化后薄板结构模态阻尼比均得以提升,振动传递率峰值降低.

关键词

自由阻尼 / 模态阻尼比 / 灵敏度分析 / 拓扑优化 / 振动抑制