机械工程学报

作者：戴大力, 肖新标, 陈辉, 姚丹, 金学松

单位：1. 西南交通大学材料科学与工程学院 成都 610031;2. 西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031

关键词：仿生脉序,薄板加筋,拓扑优化,声辐射,灵敏度分析；

基金：国家自然科学基金（U1934203/U1834201）、四川省科技计划（2020YJ0254）和牵引动力国家重点实验室自主研究课题（2019-Q02）资助项目。

通过仿照自然界双子叶植物叶脉的分布形式和生长特性，提出一种自适应成长的板壳结构加筋布局设计。采用仿生设计，将结构加筋分布的过程看作为一个逐级生长的分枝结构，从种子点位置出发，沿着使结构性能最优的方向进行生长同时将对结构性能贡献最小的加强筋进行退化，逐步形成最优加筋布局。以矩形薄板为例，首先，通过典型算例的刚度优化进行方法验证；进而，结合有限元分析法和声辐射模态方法，获取结构辐射声功率并计算仿生脉序生长规律下的声功率灵敏度，基于声功率灵敏度分布和“单元生死”实现加筋布置，最终寻求辐射声功率最小的结构加筋布局方案；最后，调查了激励频率对加筋布局的影响。结果表明，仿生脉序优化法得到的加筋最优布局比现有传统方式更为有效，布局清晰，结果更优。相关分析可为轻质板壳结构的加筋布局优化设计提供科学指导。

来源：2021年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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