针对阻尼结构的拓扑优化问题,引入Helmholtz PDE灵敏度网格独立密度滤波技术,抑制优化中的棋盘格和灰度单元,得到边界清晰、光滑的结构,便于工程加工应用。首先建立以模态损耗因子最大化为目标函数,材料用量为约束条件的拓扑优化模型。基于材料密度插值模型,推导了模态损耗因子的敏度,并采用Helmholtz PDE敏度过滤技术,最后通过移动渐进线算法求解,获得了材料的最优拓扑构型。通过对粘弹性阻尼结构的仿真及对比分析,验证了这里所提出方法的有效性。

针对振动系统中阻尼器位置及参数优化问题,采用分步优化的策略,在考虑阻尼器自身重量的影响下,通过对结构动态性能分析,建立基于模态损耗因子的阻尼器位置优化模型。结合该优化模型,并以结构关键部位处的位移响应幅值平方最小为准则,得到相应安装位置上的阻尼器参数。以桁架结构与挂架为例,进行数值仿真验证,结果表明该方法可有效用于工程结构的振动控制。

针对自由阻尼结构拓扑优化问题,采用模态应变能的有限元求解方法,以单元相对密度值为拓扑设计变量,以材料用量和频率改变量为约束条件,构建以多模态损耗因子加权和为目标函数的拓扑优化模型,推导了目标函数对于设计变量灵敏度的表达式。考虑到常规优化准则法用于结构动力学寻优时,目标函数存在非凸性,迭代过程中出现负值设计变量,使得优化结果不收敛或陷入局部优化,故在一般优化准则法的基础上对拓扑优化模型进行数学意义上的迭代改进。改进优化准则法解决了设计变量出现非正及迭代发散等问题,保证了全体拓扑变量参与迭代过程。通过ANSYS编程对自由阻尼板进行了仿真,并引入MAC因子来控制结构的振型跃阶,结果显示：改进算法在控制阻尼材料体积为优化前体积60%时,各阶目标函数和拓扑构型在数次迭代后趋于稳定,单元中间密度值区域...

依据模态应变能理论确定了模态损耗因子与阻尼层厚度的直接关系,以及汽车地板结构模态应变能的分布情况.提出了一种基于模态应变能的阻尼材料不等厚布置方案, 该方案与阻尼材料等厚布置方案相比, 拥有较高的减振降噪效果,提高了阻尼材料的利用率.