(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954974.8 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 洪毅　司丙麒　赫晓东　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 岳昕 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化 及设计方法 (57)摘要 纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化 及设计方法， 它属于复合材料点阵夹芯结构减振 降噪技术领域。 本发明解决了对复合材料点阵夹 芯结构阻尼性能理论预报的准确率低， 以及基于 阻尼性能的几何参数优化效果差的问题。 本发明 通过模态分析获得复合材料点阵夹芯结构各个 单元的应力和应变 分量， 结合模态应变能法求解 结构的模态阻尼， 给出了一套准确预报复合材料 点阵夹芯结构阻尼性能的方法， 并可基于阻尼预 报结果进行结构优化设计， 提升了优化效果， 进 而为有减振需求的纤维增强复合材料点阵夹芯 结构设计提供依据。 本发明方法可以应用于复合 材料点阵夹芯结构减 振降噪技 术领域。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115525964 A 2022.12.27 CN 115525964 A 1.纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法， 其特征在于， 所述方法具体 包括以下步骤： 步骤一、 利用3D建模软件建立纤维增强复合材料点阵夹芯结构的CAE几何模型， 并将建 立的CAE几何模型导入W orkbench； 步骤二、 在Workbench中设置 纤维增强复合材料的材料参数后， 再设置铺层条件和边界 条件； 对CAE几何模型网格划分后进行模态分析获得 各个单元的应力和应 变分量； 步骤三、 基于步骤二中获得的应力和应 变分量求解CAE几何模型的模态阻尼； 步骤四、 选定CAE几何模型的任一参数作为变量参数， 固定CAE几何模型的其它参数， 不 断调整变量参数 的取值， 并重复步骤一至步骤三， 得到变量参数 的每个取值下对应的模态 阻尼， 对变量参数 的取值和得到的模态阻尼进行曲线拟合， 将曲线拟合结果中阻尼极值所 对应的变量 参数取值作为选 定的变量 参数的最佳 取值； 步骤五、 依次选定CAE几何模型的每个参数作为变量参数， 对于每个变量参数均重复步 骤四的过程， 分别得到 CAE几何模型的每 个参数对应的最佳 取值； 步骤六、 根据CAE几何模型的每个参数所对应的最佳取值建立优化后的CAE几何模型， 并求解优化后的CAE几何模型的模态阻尼， 即完成阻尼优化。 2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法， 其特 征在于， 所述建立纤维增强复合材料点阵夹芯结构的CAE几何模型利用的3D建模软件是 SolidWorks。 3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法， 其特 征在于， 所述步骤二中， 在Workbench中设置纤维增强复合材料的材料参数， 是在Workbench 的Orthotropic  Elasticity模块中设置面板材料参数， 在Workbench的Isotropic   Elasticity模块中设置芯层杆件材 料参数。 4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤三的具体过程 为： 其中， K表示单元编号， K＝1,2, …,N， N表示单元的总个数， p为分量编号， p＝1,2, …,6， 表示第K个单元的第p个应力分量， 表示第K个单元的第p个应变分量， VK表示第K个单 元的体积， 表示第K个单 元的第p个材 料比阻尼容 量分量， ψ表示模态阻尼。 5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法， 其特 征在于， 所述CAE几何模型的参数包括芯层杆件截面形式、 芯层杆件倾角、 面板铺层数目以 及面板铺 层角。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115525964 A 2纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于复合材料点阵夹芯结构减振降噪技术领域， 具体涉及一种纤维增强复 合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法。 背景技术 [0002]近年来， 高效率、 大推进船舶飞速发展， 船舶主体结构振动及噪声现象日益凸显。 在振动和噪声影响下， 船舶的部 分工作性能会受到影响， 如隐蔽性不好、 疲劳现象导致船舶 服役时间缩短等。 为此， 必须设法降低船体振动以抵消这些不良影响。 [0003]复合材料具有比强度大、 比刚度大、 阻尼性能好、 可设计性好、 抗腐蚀性能好等诸 多优点， 已被广泛应用在航空航 天、 船舶建造等诸多 领域中。 复合材料夹 芯结构是一种新型 的轻质结构， 由上下的面板和中间的芯层组成， 面板的厚度小、 刚度大， 芯层的厚度大、 重量 轻。 根据芯层的拓扑结构不同， 夹芯结构可分为点阵夹芯结构、 蜂窝夹芯结构、 褶皱夹芯结 构等不同类型。 研究表明， 复合材料点阵夹 芯结构在轻量化、 低频段动力学响应方面具有 更 优秀的性能， 目前国内外也有一批研究复合材料层合板阻尼性能的成果， 但针对复合材料 点阵夹芯结构阻尼性能， 以及基于阻尼性能的几何参数优化的研究较少， 而且， 对复合材料 点阵夹芯结构阻尼性能理论预报的准确率较低， 基于阻尼性能的几何参数优化的效果较 差。 因此， 提出一种有效、 便捷、 高准确率的复合材料点阵夹芯结构阻尼性能的预报方法并 进行优化设计是十分重要的。 发明内容 [0004]本发明的目的是为解决对复合材料点阵夹芯结构阻尼性能理论预报的准确率低， 以及基于阻尼性能的几何参数优化效果差的问题， 而提出的一种纤维增强复合材料点阵夹 芯结构阻尼优化及设计方法。 [0005]本发明为 解决上述 技术问题所采取的技 术方案是： [0006]一种纤维增强复合材料点阵夹芯结构阻尼优化及设计方法， 所述方法具体包括以 下步骤： [0007]步骤一、 利用3D建模软件建立纤维增强复合材料点阵夹芯结构的CAE几何模型， 并 将建立的CAE几何模型导入W orkbench； [0008]步骤二、 在Workbench中设置纤维增强复合材料的材料参数后， 再设置铺层条件和 边界条件； [0009]对CAE几何模型网格划分后进行模态分析获得 各个单元的应力和应 变分量； [0010]步骤三、 基于步骤二中获得的应力和应 变分量求解CAE几何模型的模态阻尼； [0011]步骤四、 选定CAE几何模型的任一参数作为变量参数， 固定CAE几何模型的其它参 数， 不断调整变量参数的取值， 并重复步骤一至步骤三， 得到变量参数的每个取值下对应的 模态阻尼， 对变量参数 的取值和得到的模态阻尼进行曲线拟合， 将曲线拟合结果中阻尼极 值所对应的变量 参数取值作为选 定的变量 参数的最佳 取值；说　明　书 1/4 页 3 CN 115525964 A 3