基于模型缩聚的波纹板结构动力学分析和优化方法

摘要

本文采用模型缩聚理论对波纹板结构进行降阶建模，并开展振动特性分析和结构优化研究.首先，采用相对自由度壳单元结合Hamilton原理建立波纹板结构的有限元动力学模型，进而应用Craig-Bampton (C-B)法对模型进行降阶处理；同时，将C-B法与遗传算法结合，设计了一套高效的波纹板结构优化流程.通过与传统有限元方法的对比分析，验证了基于C-B法的相对自由度壳元缩聚模型的准确性.数值算例结果表明，降阶模型虽然会略微牺牲计算精度，却可以显著缩减模型规模，自由度数目减少95%以上，计算时间缩短99%以上，计算效率得到大幅提升.此外，通过两组典型算例验证了基于C-B法的遗传算法在结构优化上的有效性，充分展现了模型缩聚在波纹板动力学分析和结构优化设计中的显著优势.

关键词

波纹板 / 相对自由度壳元 / C-B法 / 模型缩聚 / 有限元法 / 遗传算法优化

基金资助

中国国家重点研发计划资助项目(2024YFB4205400)