基于遗传算法的复合材料正交加筋板传声损失优化#沈承，辛锋先，卢天健**51015202530（西安交通大学航天航空学院机械强度与振动国家重点实验室）摘要：复合材料加筋板因其具有高比刚度，比强度以及优良的可设计性特点，在航空航天以及船舶与海洋工程领域得到了广泛的应用。本文通过改变复合材料基板和加筋梁的材料参数，以传声损失作为目标函数对结构的声学特性进行优化研究。在之前建立的有关全复合材料加筋板传声损失理论模型基础上，考虑到问题的多模特征，采用遗传算法对结构的辐射声压进行优化设计。数值结果表明，对于复合材料单板，最优传声损失区域主要是由结构的吻合频率决定，如果优化频段在较低频，尽量让吻合频率更高，如果目标频率在较高频，则需要吻合频率尽可能低；由于加筋的引入，复合材料加筋板传声损失曲线变得异常复杂，没有简单的规律可用于指导优化分析，但借助于遗传算法仍然可以得到有效的优化结果。关键词：固体力学；复合材料；加筋板；传声损失；遗传算法：O327OptimalacousticdesignoforthogonallystiffenedcompositeplatewithageneticalgorithmSHENCheng,XINFengxian,LUTian激an(StateKeyLaboratoryforStrengthandVibrationofMechanicalStructures,SchoolofAerospace,Xi'an激aotongUniversity)Abstract:Inconsiderationofhighspecificstiffnessandstrength,stiffenedcompostieplatehasbeenappliedinaerospaceorshipsindustry.Inthispaper,theaimistooptimizestructuralacousticpropertybychangingmaterialparametersofbaseplate.Onthebasisofprevioustheoreticalmodelsaboutsoundtransmissionlossofallcompositestiffenedplate,andinviewofmultimodecharacteristicofproblem,geneticalgorithmisusedtoimplementspecificoptimizationdesign.Resultsshowthat:Forcompositesingleplate,coincidencefrequencycandecideoptimalSTLregion,moreprecisely,coincidencefrequencyshouldbemadeashighaspossibeifinterestedobjectivefrequencyisverylow,andtheoppositeisthecaseforhighobjectivefrequency;Forstiffenedcompositeplate,nosimplerulescanbefoundtodirectlyexplainphysicalmechanismofoptimalreusltsforcomplexSTLcurves,butgeneticalgorithmisstillfoundtobeanefficientoptimizationmethod.Keywords:Solidmechanics;compositematerial;stiffenedplate;soundtransmissonloss;geneticalgorithm350引言结构声学优化技术是设计低噪声结构的重要方法之一，因为要考虑结构振动，声场计算以及耦合分析，属于典型的多学科优化问题。从目标函数来看，Marburg[1]发现已有研究主要集中在特殊点声压[2]或者辐射总声能[3]方面，结构的隔声损失优化研究相对较少。最早的40传声损失优化工作可追溯到1975年，Lang和Dym[4]在之前提出的理论模型基础[5]上，利用模式搜索法首次研究了各向同性三明治板结构在1000-4000Hz内的平均隔声优化问题，他们发现通过设计面板和夹芯的厚度以及密度（与刚度相关）可以改变吻合频率，进而调节整体基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金博导类资助课题（20100201110047）---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---作者简介：沈承（1986-），男，博士研究生，主要研究方向：金属及复合材料轻质结构的振动和声学通信联系人：卢天健教授，博士生导师，主要从事超轻多孔材料与结构一体化设计、制备及其热、力和声学性能.tjlu@mail.xjtu.edu-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---的隔声曲线以期达到最优。对于各向异性三明治结构，Thamburaj和Sun[6]利用欧拉梁模型和三阶位移理论分别模拟了三明治结构面板和夹芯的动力学关系，同样利用材料和几何参数45505560657075---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---则以辐射声能作为目标函数，纤维的堆叠序列和角度作为设计变量进行了拓扑优化设计。作为设计变量进行了传声损失优化。他们发现，和各向同性材料相比，具有各向异性材料夹芯的三明治结构隔声性能获得了显著的提...