1.一種雙材料自由阻尼層結構多尺度設計方法，其特征在于，在雙材料自由阻尼層結構中，宏觀尺度上，阻尼層由周期性材料組成；微觀尺度上，周期性材料的單胞由兩相阻尼材料構成，一相用于保證結構剛度的高剛度相材料，一相用于提高結構阻尼的高阻尼相材料，通過兩相性能相反材料的競爭機制實現結構剛度和阻尼性能的最優設計，其設計過程包括以下步驟：

步驟1、建立表面涂覆阻尼層結構的金屬薄板結構多尺度優化設計的有限元模型，其中，阻尼層結構由兩相材料組成，其中一相材料為高剛度低阻尼材料，另一相材料為低剛度高阻尼材料；

步驟2、對有限元模型進行微觀尺度上有限元分析：

使用均勻化方法計算微結構單胞的等效復彈性矩陣D^H：

式中，|V|是微結構單胞的體積，V_i是微結構單胞上第i個單元的體積，b是微結構單胞的單元應變矩陣，p是懲罰因子，D₁和D₂分別為低阻尼高剛度材料和低剛度高阻尼材料的彈性矩陣，u_i為單胞的單元位移矩陣，I為單位矩陣，x_i為微觀結構設計變量，m為微觀結構設計變量x_i的總數目；

步驟3、對有限元模型進行宏觀尺度上有限元分析：

使用等效復彈性矩陣D^H計算宏觀單元的剛度矩陣，并組裝得到全局剛度矩陣K^v，隨后組裝質量矩陣，對結構進行模態分析，并用模態應變能法計算結構的模態損耗因子，其中：

式中，為宏觀結構的第j個單元的剛度矩陣，Ω為宏觀結構的設計域，B為對應的單元應變矩陣，y_j為宏觀結構設計變量，n為宏觀結構設計變量y_j的總數目；

步驟4、靈敏度分析：

分別對微觀結構設計變量x_i及宏觀結構設計變量y_j進行靈敏度分析；

步驟5、更新設計變量：

采用移動漸近線算法更新微觀結構設計變量x_i及宏觀結構設計變量y_j；

步驟6、所述多尺度設計方法的數學模型為：

find：x_i，y_j(i＝1，2，...，m；j＝1，2，...，n) (a1)

0＜x_min≤x_i≤1，i＝1，2，...，m (a9)

0＜y_min≤y_j≤1，j＝1，2，...，n (a10)

式(a1)為尋求最優設計變量，其中x_i和y_j分別為微觀和宏觀設計變量，m為微觀結構設計變量x_i的總數目，n為宏觀結構設計變量y_j的總數目；式(a2)為目標函數，即對結構第k_l至k_u階模態損耗因子之和進行優化，當k_l＝k_u時僅對第k階模態損耗因子進行優化，式中η_k為結構的第k階模態損耗因子，k_l、k_u分別為待優化階數的下限和上限；式(a3)為宏觀的體積約束，式(a4)為微觀的體積約束，v^MA是阻尼材料在宏觀上的體積，v^MI為低剛度高阻尼相材料在微觀單胞上的體積，f^MA為宏觀上的體積分數，f^MI為微觀上的體積分數，是低剛度高阻尼材料在微結構單胞上的體積上限，是阻尼材料在宏觀上的體積上限；式(a5)和式(a6)為微結構單胞彈性矩陣的實部的各向同性約束，式(a7)和式(a8)為微結構單胞彈性矩陣的虛部的各向同性約束，和是微結構單胞的等效復彈性矩陣D^H對應位置的項，ε是收斂容差；式(a9)為微觀結構設計變量x_i的上下限，式(a10)為宏觀結構設計變量y_j的上下限，x_min和y_min分別為避免數值計算奇異問題設置的正數；

使用更新后的設計變量運用模態應變能法計算結構的模態損耗因子，并計算約束條件，若滿足設計要求，停止迭代輸出計算結果，反之，重復步驟2至步驟5直至滿足設計要求，從而得到性能最優的阻尼層結構。