【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内燃机振动响应的减振降噪，具体为一种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法及系统。
技术介绍
1、现代内燃机被广泛应用于舰船、车辆和工程机械等领域，已成为使用范围广、用量大、最重要的热能动力机械。一般情况下，内燃机工作环境比较恶劣，对各个部件的材料以及结构设计要求较为严格，以上特点就造成了内燃机体积庞大、振动噪声大等特点。而振动过大的问题给交通工具的乘员带来舒适性问题，在军事领域，也给舰船等设备的隐身性带来挑战。
2、内燃机结构复杂，运行状态下的振动激励源繁多，对内燃机本身的优化设计就需要兼顾多方面，否则鲜有效果，且设计周期长，设计过程繁琐。所以，相比之下，对于隔振器的优化就相对便捷且直接有效。
3、为了使隔振器能更有效的工作，在实际工程应用中，会根据内燃机的型号选取与之相对匹配的隔振器，但是这种匹配依据存在很大的冗余空间。亦或者，根据选用的隔振器，对安装位置，安装数量进行优化，这些方法均没有发挥隔振本身的全部作用，这样的设计不具备系统性，不仅消耗极大的时间成本，设计结果还未必最优，说明这对于隔振器的设计还存在很大的设计空间。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：针对现有的内燃机对基座产生的振动噪声问题，提供一种全设计域的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，旨在优化设计出能够与实际内燃机绝对适配的隔振器，形成一套按需设计的定制化优化方法，从而最大程度上降低内燃机对基
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，包括：
4、通过有限元分析方法获取内燃机隔振器在典型工况下的振动特性；
5、根据振动响应，确定隔振器逆向优化设计的目标频率；
6、建立内燃机的隔振器有限元模型，施加载荷和约束，获取其传输损耗；
7、以隔振器中间部分橡胶体多层结构为优化设计域，最小化传输损耗为目标，采用遗传算法对该区域进行设计。
8、作为本专利技术所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的一种优选方案，其中：所述获取内燃机隔振器在典型工况下的振动特性包括建立内燃机振动分析所需要的几何模型，并进行有限元网格划分，通过有限元分析方法获取内燃机基座处的振动响应。
9、作为本专利技术所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的一种优选方案，其中：所述传输损耗表示为，
10、
11、其中，din是激励产生的振动响应信号，为输入信号，dout是支撑座的振动响应信号，为输出信号；
12、当tl＜0时，判断结构有隔振效果，当tl≥0时，判断结构没有隔振效果。
13、作为本专利技术所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的一种优选方案，其中：根据内燃机的隔振器的传输损耗tl，优化隔振器中间部分橡胶体，表示为，
14、
15、其中，f(x)为优化目标，是隔振器的传输损耗系数，x为设计域的密度值，n为设计变量的个数，n为目标频率范围内的目标点数，ku＝ω2mu表明该结构分析计算时要满足基本的动力学平衡，k是结构的刚度矩阵，u是结构的位移矩阵，ω是圆频率，m是质量矩阵。
16、作为本专利技术所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的一种优选方案，其中：所述采用遗传算法对该区域进行设计包括生成初始化种群p0＝20；
17、对种群的隔振器进行传输损耗有限元分析；
18、将种群的有限元分析结果进行评估；
19、选择性能较优秀的个体保留；
20、对保留个体进行交叉和变异。
21、作为本专利技术所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的一种优选方案，其中：在对隔振器中间部分橡胶体的优化中，输出最优结果，优胜劣汰个体更新时，优是指满足约束频率点的个数达到预设标准，即最优应当以满足约束条件数为基准，当前迭代步记为i，并保存其目标函数fi(x)。
22、作为本专利技术所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的一种优选方案，其中：所述满足约束条件数表示为，
23、
24、当满足满足约束条件数，输出优化模型作为最后结果。
25、本专利技术的另外一个目的是提供一种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计系统，其能通过构建种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计系统，解决了现有的内燃机对基座产生的振动噪声问题。
26、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案:一种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计系统，包括：振动分析模块、概率判断模块、损耗获取模块以及优化设计模块；所述振动分析模块用于通过有限元分析方法获取内燃机隔振器在典型工况下的振动特性；所述概率判断模块用于根据振动响应，确定隔振器逆向优化设计的目标频率；所述损耗获取模块用于建立内燃机的隔振器有限元模型，施加载荷和约束，获取其传输损耗；所述优化设计模块用于以隔振器中间部分橡胶体多层结构为优化设计域，最小化传输损耗为目标，采用遗传算法对该区域进行设计。
27、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的步骤。
28、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的步骤。
29、本专利技术的有益效果：①本专利技术所提出的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，是按需设计，使隔振器与内燃机更适配，能够最大程度上解决振动问题。
30、②本专利技术所提出的内燃机隔振器的优化数学模型判定准则是能否全部满足各个频率点下的传输损耗约束，这样“放松”了优化问题，增加了结构设计的自由度。
31、③本专利技术所提出的内内燃机隔振器的优化设计方法中减振效果的依据是传输损耗小于0，但是根据不同的应用需求，这个判定依据可适当调整，为结构设计提供了更多的可能性。
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1.一种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述获取内燃机隔振器在典型工况下的振动特性包括建立内燃机振动分析所需要的几何模型，并进行有限元网格划分，通过有限元分析方法获取内燃机基座处的振动响应。
3.如权利要求2所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述传输损耗表示为，
4.如权利要求3所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：根据内燃机的隔振器的传输损耗TL，优化隔振器中间部分橡胶体，表示为，
5.如权利要求4所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述采用遗传算法对该区域进行设计包括生成初始化种群P0＝20；
6.如权利要求5所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：在对隔振器中间部分橡胶体的优化中，输出最优结果，优胜劣汰个体更新时，优是指满足约束频率点的个数达到预设标准，即最优应当以满足约束条件数为基准，当前迭代步记为i，并保存其目标函数
7.如权利要求6所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述满足约束条件数表示为，
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的系统，其特征在于，包括：振动分析模块、概率判断模块、损耗获取模块以及优化设计模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述获取内燃机隔振器在典型工况下的振动特性包括建立内燃机振动分析所需要的几何模型，并进行有限元网格划分，通过有限元分析方法获取内燃机基座处的振动响应。
3.如权利要求2所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述传输损耗表示为，
4.如权利要求3所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：根据内燃机的隔振器的传输损耗tl，优化隔振器中间部分橡胶体，表示为，
5.如权利要求4所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：所述采用遗传算法对该区域进行设计包括生成初始化种群p0＝20；
6.如权利要求5所述的内燃机隔振器特定频率下的逆向优化设计方法，其特征在于：在对隔振器中间部分橡胶体的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚家驰，朱珉剑，李昕鸣，王祎颜，何水龙，王衍学，廖琳，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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