基于全局POD降阶模型的复杂薄壁结构减振优化

doi:10.7527/S1000-6893.2022.27900

Abstract

Abstract:

An efficient vibration reduction optimization method based on the global POD reduced-order model is proposed to improve the efficiency of frequency response analysis and vibration reduction optimization for complex thin-walled aerospace structures. In the offline stage， the sample configurations are increased by the CV-Voronoi sequence sampling method， which can adaptively determine the appropriate number of model updating with higher prediction accuracy than the traditional direct sampling method. The reduced basis matrix is updated with the POD method to construct a global reduced basis matrix for the optimized design space， then realizing the order reduction of the structural stiffness matrix， mass matrix， and damping matrix. In the online stage， the reduced-order model is used to replace the full-order model for rapid frequency response analysis to improve the analysis efficiency. Then the efficient global optimization method based on the surrogate model is used to quickly solve the optimized configuration parameters in the design space to further improve the optimization efficiency. The vibration reduction optimization examples of the cylindrical shells and S-shaped curved stiffened shells verify that the proposed method has advantages of high accuracy of the reduced-order model and high efficiency of optimization.

Key words: thin-walled structure, proper orthogonal decomposition, vibration reduction optimization, global reduction basis, frequency response analysis

CLC Number:

V214.4

Zhao KE, Yongxin SHI, Peng ZHANG, Kuo TIAN, Bo WANG. Vibration reduction optimization of complex thin-walled structures based on global POD reduced-order model[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(13): 227900-227900.

Figures/Tables 21

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Table 1

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13

Fig.14

Table 2

Fig.15

Fig.16

Table 3

Fig.17

Fig.18

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参数	下限	上限	初始值	优化值
参数	下限	上限	初始值	降阶模型	全阶模型
Sc1/mm	1.00	2.00	1.50	1.00	1.00
Sc2/mm	1.00	2.00	1.50	1.01	1.00
Sc3/mm	1.00	2.00	1.50	1.48	1.47
Sc4/mm	1.00	2.00	1.50	1.99	2.00
Sc5/mm	1.00	2.00	1.50	2.00	2.00
频段能量/dB			1 218.00	637.41	639.21
质量/kg			2.54	2.53	2.54
共振频率/Hz			187.60	246.80	247.00

参数	下限	上限	初始值	优化值
参数	下限	上限	初始值	EGO降阶	EGO全阶	MIGA降阶
S1/mm	1.50	4.50	3.00	1.50	1.50	1.50
S2/mm	1.50	4.50	3.00	4.27	4.46	1.89
S3/mm	1.50	4.50	3.00	4.49	4.29	4.49
S4/mm	1.50	4.50	3.00	2.46	2.67	1.92
S5/mm	1.50	4.50	3.00	4.41	4.33	4.50
T1/mm	1.50	4.50	3.00	1.74	1.51	1.92
T2/mm	1.50	4.50	3.00	2.83	1.81	3.72
T3/mm	1.50	4.50	3.00	2.52	3.06	3.95
T4/mm	1.50	4.50	3.00	3.72	3.36	4.44
T5/mm	1.50	4.50	3.00	3.50	3.68	4.36
Ta/mm	1.50	4.50	3.00	2.50	2.83	3.17
频段能量/dB			1 409.2	298.6	293.3	349.5
质量/kg			657.92	657.63	657.57	637.84
共振频率/Hz			60.1	60.3	60.2	61.1

参数	数值
进化代数	50
岛屿个数	4
岛屿上的个体数	10
变异概率	0.01
交叉概率	1
迁移概率	0.01
迁移间隔	5

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Vibration reduction optimization of complex thin-walled structures based on global POD reduced-order model

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