[發(fā)明專利]一種降低平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810726158.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109117502B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐達(dá)毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 張浠娟

本發(fā)明提供一種降低平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括：1、基于時(shí)域有限元?邊界元耦合法，建立適用于任意邊界條件的平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射理論計(jì)算方程；2、設(shè)定平板結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)已知參數(shù)和計(jì)算瞬時(shí)輻射聲壓的具體位置ξ；3、設(shè)定邊界參數(shù)的可調(diào)范圍；4、給定平板結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)及受到的瞬態(tài)激勵(lì)；5、選定優(yōu)化算法，將平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射理論計(jì)算方程和優(yōu)化算法相結(jié)合，針對(duì)平板結(jié)構(gòu)的已知參數(shù)、邊界參數(shù)可調(diào)范圍和平板結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)以及受到的瞬態(tài)激勵(lì)，進(jìn)行最優(yōu)解搜索，以獲得平板結(jié)構(gòu)的最大瞬時(shí)輻射聲壓級(jí)SPL_max最小化的最優(yōu)邊界參數(shù)；6、根據(jù)最優(yōu)邊界參數(shù)形成平板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明既能保持平板結(jié)構(gòu)的原有結(jié)構(gòu)，又能有效提高瞬態(tài)隔聲降噪性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種降低平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

平板結(jié)構(gòu)是工程中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)之一，廣泛應(yīng)用于船舶與海洋工程、航空航天工程、土木建筑工程、車(chē)輛工程等結(jié)構(gòu)中。平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射特性與結(jié)構(gòu)的總體隔聲降噪性能(尤其是對(duì)外界瞬態(tài)激勵(lì)或瞬態(tài)噪聲的隔絕能力)密切相關(guān)，平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射特性對(duì)結(jié)構(gòu)的總體隔聲降噪性能具有重要作用，一直備受建筑、機(jī)械等領(lǐng)域的工程人員所關(guān)注。眾所周知，平板結(jié)構(gòu)的邊界安裝條件對(duì)結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射特性具有不可忽視的重要影響。如果能通過(guò)邊界條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)在給定激勵(lì)條件下最大程度減小平板結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)輻射聲壓，從而實(shí)現(xiàn)平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)隔聲降噪性能的提高(如減小平板結(jié)構(gòu)受激勵(lì)時(shí)的最大瞬時(shí)輻射聲壓)，將對(duì)工程應(yīng)用有重要意義。這樣的設(shè)計(jì)只要求改變結(jié)構(gòu)的邊界條件，不需要改動(dòng)平板的自身參數(shù)(如長(zhǎng)、寬、厚、材料等等)，既能保持平板結(jié)構(gòu)的原有材料、尺寸和外觀不受影響，又能有效提高其瞬態(tài)隔聲降噪性能。

然而目前還沒(méi)有一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，能通過(guò)有效指導(dǎo)平板結(jié)構(gòu)邊界條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)輻射聲壓最小化。其難點(diǎn)主要有：平板結(jié)構(gòu)邊界條件的參數(shù)眾多，優(yōu)化過(guò)程屬于多參數(shù)并行尋優(yōu)問(wèn)題；每個(gè)邊界參數(shù)的可變情況有無(wú)限多種；等等。這些難點(diǎn)都導(dǎo)致采用傳統(tǒng)方法(如列舉法)逐一計(jì)算結(jié)構(gòu)特性來(lái)獲得最優(yōu)參數(shù)已不太可能。

基于這樣的背景，本發(fā)明致力于尋找一種更優(yōu)的平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)隔聲降噪性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，用于指導(dǎo)工程人員快速確定平板結(jié)構(gòu)的最佳邊界條件，從而實(shí)現(xiàn)在給定激勵(lì)條件下最大程度地減小平板結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)聲輻射，從而實(shí)現(xiàn)平板結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)隔聲降噪性能的最優(yōu)化。該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法將運(yùn)用平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射理論計(jì)算方程，并引入優(yōu)化算法的最優(yōu)解搜索理論。

優(yōu)化方法和技術(shù)已經(jīng)是一種以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用于求解各種工程問(wèn)題優(yōu)化解的應(yīng)用技術(shù)。所謂優(yōu)化算法，其實(shí)就是一種搜索過(guò)程和規(guī)則，它基于某種思想和機(jī)制，通過(guò)一定的途徑或規(guī)則來(lái)得到滿足用戶要求的問(wèn)題的近似最優(yōu)解。就優(yōu)化機(jī)制與行為而分，目前常用的優(yōu)化算法主要可分為：經(jīng)典算法、構(gòu)造型算法、改進(jìn)型算法、基于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演化的算法和混合型算法等等。選擇哪種優(yōu)化算法作為工具并不是唯一的，各種算法都存在自身的優(yōu)缺點(diǎn)。本發(fā)明利用了優(yōu)化算法最優(yōu)解搜索的思想，使用時(shí)并不限定具體哪種算法，應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的特點(diǎn)和需要進(jìn)行選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種降低平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使之能指導(dǎo)平板結(jié)構(gòu)邊界條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中利用優(yōu)化算法的優(yōu)勢(shì)，快速搜索出邊界條件(邊界參數(shù))最優(yōu)解，從而實(shí)現(xiàn)平板結(jié)構(gòu)在給定瞬態(tài)激勵(lì)下的瞬態(tài)輻射聲壓最小化的效果。

本發(fā)明的問(wèn)題是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種降低平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1、基于時(shí)域有限元-邊界元耦合法，建立適用于任意邊界條件的平板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)聲輻射理論計(jì)算方程：