舰艇金属-复合材料组合结构减振降噪优化设计理论与实验研究

舰艇减振降噪声隐身设计理论是国防科技中重要内容，随着舰上动力与机电设备功率大型化、船体电磁反射极小化和结构轻型化发展趋势，复合材料在船舶结构与减振降噪中应用逐步广泛。金属-复合材料组合结构融合了金属材料低价格，复合材料低密度、低电磁散射、高阻尼、高比强度比刚度、性能可设计及易于整体成形等优点，是未来船舶设计制造前沿高技术，而目前金属-复合材料组合结构动力学优化设计理论还不完善。本课题探索金属-复合材料组合结构减振降噪优化设计理论，包括考虑减振评价指标(功率流落差、振级落差)的组合结构材料选型设计优化模型和算法，典型金属-复合材料复合接头动力学特性及减振机理实验研究与动力学模型简化，含频率相关参数组合结构动力学分析方法，综合质量阻振及构件拓扑优化的舰艇组合基座、组合浮筏减振降噪理论方法与实验验证等。该成果将拓展舰艇声隐身优化设计理论。

本项目对舰艇金属-复合材料组合减振降噪结构优化设计理论、组合结构减振机理和模型验证技术进行了深入研究。经过三年工作，完成预定研究内容，取得了预期研究成果，达到设定的研究目标。具体包括：1）建立了考虑减振降噪评价指标、材料选型、结构或阻尼材料拓扑分布、重量和能量流等因素的组合结构多物理场优化模型与算法；提出材料选型及拓扑综合优化的层合部件法，给出含频率相关参数组合结构动力学分析方法。2）探讨了金属-复合材料组合隔振结构中结构型式、阻振质量、复合材料在组合结构中配置形式等对振动噪声的阻挡效率及减振机理。 3）探讨了接头型式对结构声在特种隔振结构中传递特性影响；研究了典型金属-复合材料复合接头动力学特性及减振机理实验研究，给出接头动力学模型简化方法及接头选型动力学优化方法。4）探索了与舰艇动力机械相关的新型金属-复合材料组合特种隔离结构设计、模型制作和试验技术等，提出3种综合阻振质量、构件拓扑及阻尼材料分布的创新形式舰艇新型组合基座、新型组合浮筏，探讨了其减振降噪理论机理并实验验证。5）该成果拓展舰艇声隐身优化设计理论，已获得初步工程应用。