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考虑阻尼性能的复合结构多尺度拓扑优化设计

航空学报 2021年第3期42卷 332-342页

作者：倪维宇张横姚胜卫上海理工大学公共实验中心上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

最优阻尼复合结构应该是阻尼材料自身的材料性能和阻尼材料在板壳结构上的分布形态均是最优的。针对板壳阻尼复合结构的多尺度设计问题,建立了基于非比例阻尼模型的复合结构多尺度拓扑优化方法,实现了阻尼材料在宏微观两尺度上的协同设... 详细信息

最优阻尼复合结构应该是阻尼材料自身的材料性能和阻尼材料在板壳结构上的分布形态均是最优的。针对板壳阻尼复合结构的多尺度设计问题,建立了基于非比例阻尼模型的复合结构多尺度拓扑优化方法,实现了阻尼材料在宏微观两尺度上的协同设计,同时获得最优的阻尼材料宏观分布形态和微观构型。以结构模态阻尼比为目标,分别研究了复合结构的单目标和多目标多尺度设计问题。结果表明,在单目标设计中,当最大化结构的某一阶模态阻尼比时,优化后结构的该阶模态阻尼比最大,同时结构在该阶处的频率响应最小;在多目标设计中,以结构前3阶模态阻尼比之和为目标,虽然在每一阶处的性能劣于单目标设计结果,但是结构前3阶模态阻尼比的总体性能更优。同时,从微结构的构型可得,最优的微结构构型中低刚度高阻尼材料的分布相互连接,其损失模量(微结构复弹性矩阵的虚部)和阻尼因子(微结构复弹性矩阵的虚部与实部之比)都相对较高,且呈现负泊松比现象。优化后复合结构的动力学性能显著提高。

关键词：复合结构板壳结构拓扑优化多尺度阻尼性能

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基于多工况的汽车座椅骨架轻量化设计

工程设计学报 2021年第6期28卷 729-736页

作者：倪维宇张横姚胜卫上海理工大学公共实验中心上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

安全带静态拉伸工况以及行李箱动态碰撞工况是汽车座椅安全法规中的2个重要工况。在满足安全法规要求的前提下,为实现汽车座椅的轻量化设计,提出了一种基于多工况的座椅骨架轻量化设计方法。以汽车座椅安全法规为设计准则,以座椅骨架质... 详细信息

安全带静态拉伸工况以及行李箱动态碰撞工况是汽车座椅安全法规中的2个重要工况。在满足安全法规要求的前提下,为实现汽车座椅的轻量化设计,提出了一种基于多工况的座椅骨架轻量化设计方法。以汽车座椅安全法规为设计准则,以座椅骨架质量最小为设计目标,综合考虑静、动态工况,对座椅骨架关键构件的尺寸进行优化设计。首先,建立座椅骨架的有限元模型,并以座椅骨架的质量为响应进行灵敏度分析,确定座椅骨架关键构件尺寸优化的设计变量;然后,建立座椅骨架关键构件尺寸优化的数学模型,实现座椅骨架的轻量化设计;最后,对优化后的座椅进行静、动态工况下的有限元仿真分析和试验研究,以验证优化结果的正确性。结果表明,相较于原座椅,优化后的座椅在满足安全法规要求的前提下减重7.89%,验证了所提出的轻量化设计方法的有效性。研究结果可为汽车座椅的安全性分析和轻量化设计提供参考,具有重要的工程实用价值。

关键词：座椅骨架多工况轻量化设计尺寸优化

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汽车碰撞中座椅转角数学建模

机械设计与研究 2013年第5期29卷 99-101页

作者：倪维宇陈道炯姚胜卫上海理工大学上海200093 上海师范大学天华学院上海200093

对汽车碰撞过程中,座椅产生的转角与能量问题进行分析与研究。为解决汽车被动安全中座椅转角难以预知的问题,通过对汽车碰撞时能量的传递与转移进行分析,提出一种预测座椅最大转角的方法,建立了相关数学模型,并以此模型的结果与FEA实验... 详细信息

对汽车碰撞过程中,座椅产生的转角与能量问题进行分析与研究。为解决汽车被动安全中座椅转角难以预知的问题,通过对汽车碰撞时能量的传递与转移进行分析,提出一种预测座椅最大转角的方法,建立了相关数学模型,并以此模型的结果与FEA实验进行对比分析,证明了其可行性与正确性。该方法为研究汽车碰撞中座椅最大转角提供了一种预测手段,也为提高座椅被动安全的研究增加了一定的理论依据。

关键词：汽车碰撞能量分析座椅转角数学建模

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双材料自由阻尼层结构拓扑优化设计方法

包装工程 2021年第15期42卷 156-164页

作者：倪维宇张横姚胜卫上海理工大学公共实验中心上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

目的在不减小板壳结构动刚度的前提下有效提高板壳结构的抗振性能,提出一种板壳阻尼复合结构拓扑优化设计。方法以结构模态阻尼比为目标函数,以某阶固有频率不小于设定值为约束条件,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度表达式,采... 详细信息

目的在不减小板壳结构动刚度的前提下有效提高板壳结构的抗振性能,提出一种板壳阻尼复合结构拓扑优化设计。方法以结构模态阻尼比为目标函数,以某阶固有频率不小于设定值为约束条件,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度表达式,采用SIMP插值函数和移动渐近线法求解优化数学模型。结果研究表明,文中提出的双材料阻尼层结构相比传统单材料阻尼层结构的振动响应明显减小,同时适当改变设计目标和约束条件,可满足不同的工程应用需要。结论通过在宏观上对高刚度低阻尼材料和低刚度高阻尼材料的分布进行了设计,优化后的结构兼顾低刚度高阻尼材料的高阻尼特性和高刚度低阻尼材料的高刚度特性,实现了结构高刚度高阻尼的设计。

关键词：自由阻尼层双材料设计拓扑优化振动响应

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简谐激励下阻尼复合结构多尺度拓扑优化设计

包装工程 2022年第23期43卷 225-233页

作者：倪维宇张横姚胜卫上海理工大学公共实验中心上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093

目的为得到抗振性能良好的板壳结构,保证设备的正常工作,文中提出一种板壳阻尼复合结构多尺度优化设计方法。方法以动柔度为目标,建立频域激励下和固定频率点激励下板壳阻尼复合结构中阻尼材料宏观分布和微结构协同设计的多尺度问题的... 详细信息

目的为得到抗振性能良好的板壳结构,保证设备的正常工作,文中提出一种板壳阻尼复合结构多尺度优化设计方法。方法以动柔度为目标,建立频域激励下和固定频率点激励下板壳阻尼复合结构中阻尼材料宏观分布和微结构协同设计的多尺度问题的数学模型,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度,并基于移动渐近线法求解优化数学模型。结果所提多尺度设计方法可以有效获得板壳结构最优阻尼材料宏观布局和最优阻尼复合材料微结构构型,提高了结构的动力学性能,同时结果也表明涂敷阻尼复合材料结构的振动响应相较于仅涂敷单一阻尼材料的振动响应大幅减小。结论研究表明,不同激励频率下阻尼材料的宏观分布形态不同,阻尼材料主要分布于结构模态振型位移的最大处和支撑端,通过加强结构的刚度,抑制了结构变形,减小了振动响应。微结构构型基本类似,其基本形态都是低刚度、高阻尼材料呈条状分布,条状分布的阻尼复合材料微结构在受弯方向上的刚度较大,可以有效抵制结构的弯曲变形。

关键词：阻尼复合结构多尺度拓扑优化阻尼层简谐激励

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武器装填控制的智能化测试系统设计

兵工自动化 2004年第5期23卷 19-20页

作者：冯明威姚胜卫上海电控研究所科技处上海200092

武器装填控制测试系统由PLC主控机,数据实时采集与逻辑分析,多路信号转换与功能判断等模块组成。系统软件包括主程序、子程序、显示程序。PLC切换巡回检测点,分析采集信号、建立故障模式。通过多路信号转换、开关量识别,模拟量实际值与... 详细信息

武器装填控制测试系统由PLC主控机,数据实时采集与逻辑分析,多路信号转换与功能判断等模块组成。系统软件包括主程序、子程序、显示程序。PLC切换巡回检测点,分析采集信号、建立故障模式。通过多路信号转换、开关量识别,模拟量实际值与系统允许极限值比较,及输入、间隔定时器和高速计数器等中断处理,实现故障诊断。

关键词：测试系统武器装填故障诊断 PLC