流载复合壳体一体化振动控制与拓扑优化研究

圆柱壳体是潜艇外壳的典型结构形式，研究水下圆柱壳体的振动与噪声控制技术对提高潜艇的隐蔽性具有重大的科学意义。本项目以国防装备对潜艇壳体（声）隐身设计的重大需求为背景，旨在将基于主动约束层阻尼（ACLD）思想的主/被动一体化振动控制技术用于水下圆柱壳体的振动和噪声的控制过程中。建立流载主动约束层阻尼圆柱壳体的流-固耦合动力学模型，研究其声振特性；针对流载主动约束层阻尼圆柱壳体的结构优化问题，建立拓扑优化模型，研究优化算法，通过空间拓扑变换，使结构附加质量达到最小，动力学特性达到最优；针对系统存在的参数不确定性，有限元模型截断所引起的建模不确定性和外部扰动问题，提出一种鲁棒控制方法，使控制系统具有较高的稳定性和收敛性。通过理论与实验研究，探索用于流载圆柱壳体的主/被动一体化振动控制理论与方法，为潜艇壳体（声）隐身设计新方法的应用提供理论与技术的支撑。