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共有20条相似文献,以下是第1-20项 搜索用时 203 毫秒

1.  考虑结构自重的基于NURBS插值的3D拓扑描述函数法  
   王选  胡平  祝雪峰  盖赟栋《力学学报》,2016年第6期
   在许多如大坝、桥梁等大型土木工程结构中,结构的自重是初始设计阶段必须考虑的重要载荷之一,因此研究自重载荷作用下的结构拓扑优化设计问题具有十分重要的意义。针对考虑自重载荷作用的拓扑优化问题所面临的主要困难,总结了现有处理考虑自重载荷的拓扑优化问题的三类主要方法;提出一种基于非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)基函数插值的拓扑描述函数方法,基于此方法研究了考虑设计依赖自重载荷作用的2D/3D结构优化设计问题。在列式下,高阶NURBS基函数被同时用于三维NURBS实体片中的几何场、位移场及设计变量场插值,实现了几何模型、分析模型和优化模型的有效统一,确保了位移场及设计变量场的高阶连续性;详细推导了基于NURBS基函数插值的考虑自重载荷作用的三维结构拓扑优化模型及其灵敏度列式,并采用移动渐进线方法(method of moving asymptotes,MMA)进行了优化求解;多个算例验证了方法的有效性和稳定性,结果表明,优化迭代过程稳健,收敛快,能够有效地克服自重载荷作用下连续体结构拓扑优化中经常遇到的低密度区域材料的寄生效应及目标函数的非单调性等问题。    

2.  基于位移和应力灵敏度的结构拓扑优化设计  被引次数:3
   荣见华  葛森  邓果  邢晓娟  赵志军《力学学报》,2009年第41卷第4期
   针对仅有应力约束以及含位移和应力约束的重量最小结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种结构拓扑优化方法.在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,通过形成和引进新的位移和应力约束限,自动构建设计变量移动限.将结构应力约束归并为几个最可能的有效应力约束.大大减少了应力灵敏度的分析量.另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略.为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,构建了其等效的优化模型.结合位移和应力灵敏度分析,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法.给出的算例验证了该方法的正确性和有效性.    

3.  桁架结构形状与尺寸组合优化  被引次数:14
   王栋  张卫红  姜节胜《应用力学学报》,2002年第19卷第3期
   提出了一种渐进优化方法 ,通过分离设计变量 ,分别采用渐进节点移动法和满应力法优化桁架结构的形状和尺寸。通过循环迭代 ,耦合形状和尺寸变量间的相互作用关系 ,以期得到结构的最小重量。结构受到应力、局部稳定和节点位移等多种约束。最优解由初始结构设计渐进得到。该方法的有效性通过二个算例得到证实    

4.  基于改进的双向渐进结构优化法的应力约束拓扑优化  
   王选  刘宏亮  龙凯  杨迪雄  胡平《力学学报》,2018年第2期
   工程结构设计时经常需要限制最大名义应力,以避免发生断裂或疲劳破坏,一个有效的策略是采用拓扑优化方法.常规的双向渐进结构优化法(bi-evolutionary structural optimization,BESO)不能有效求解应力约束拓扑优化问题,为此本文提出一种改进的双向渐进结构优化方法,处理体积和应力约束下的最小柔顺性问题.引入基于K-S函数的全局应力度量,以减小大量局部应力约束引起的计算代价.采用拉格朗日乘子法将应力约束函数引入到目标函数,然后由二分法确定合适的拉格朗日乘子的值使得应力约束得到满足.而且,详细推导了基于BESO方法的应力约束拓扑优化模型及其灵敏度列式,最后通过三个典型拓扑优化算例验证改进方法的有效性.为展示考虑应力约束的优点,将应力约束设计与传统的基于刚度的设计进行了比较.结果表明,改进的BESO方法优化迭代过程稳健,获得了边界灰度单元很少的清晰的拓扑构型,并实现了有效降低应力集中效应的设计.    

5.  基于设计空间调整的结构拓扑优化方法  被引次数:2
   荣见华  张强  葛森  牟让科《力学学报》,2010年第42卷第2期
   提出了一种基于设计空间调整的结构拓扑优化方法,以求解有限元网格规模大的问题,且获得0/1拓扑解.首先,借鉴有理分式材料模型,建立了材料刚度性质与拓扑变量的关系.为了解决分析计算量大和需要解释得到的材料分布等问题,给出了一种不影响数学规划求解算法收敛特性的设计空间调整手段.其次,当优化迭代求解接近结构最佳拓扑邻域后,采用了加速收敛求解的策略,并给出了一种加速收敛的启发式算法.然后,结合基于倒设计变量的位移函数的非完整二阶近似式,建立了一种基于设计空间调整的结构拓扑优化算法.该方法能获得较好0-1分布特征的优化拓扑,能较好地处理多载荷和多约束的结构拓扑优化问题.给出的算例表明通过结构分析模型规模的减小和传统的位移迭代求解法的采用,方法效率明显提高.算例验证了该方法的正确性和有效性.    

6.  一种变位移约束限的结构拓扑优化方法  被引次数:3
   荣见华  邢晓娟  邓果《力学学报》,2009年第41卷第3期
   针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于[CM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略.为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法.结合对偶求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法.给出的算例表明该方法没有目标函数的振荡现象,且验证了该方法的正确性和有效性.    

7.  连续体结构的拓扑优化设计  被引次数:52
   罗震  陈立平  黄玉盈  张云清《力学进展》,2004年第34卷第4期
   对基于有限元数值求解技术的连续体结构的拓扑优化设计技术进行了综述. 利用密度-刚度插值格式和优化准则方法, 以结构的柔度最小化作为优化的目标函数, 论述并建立线弹性结构的静力学拓扑优化设计的数学模型和设计变量显示的迭代格式; 基于数学规划方法中的一种凸规划方法----移动渐近线方法和密度方法, 以结构的频率最大化作为优化的目标函数, 论述并建立了特征值问题拓扑优化设计的数学模型和设计变量隐式的更新方法. 对多目标拓扑优化问题、柔性机构的拓扑优化问题以及多物理场拓扑优化设计问题进行了讨论. 对优化结构中出现的棋盘格式和网格依赖性等数值计算问题进行剖析和讨论, 介绍和分析了目前解决数值计算问题常见的方法, 在此基础上对边界扩散现象进行了讨论. 给出了连续体结构拓扑优化设计的程序流程, 并用Matlab程序实现了算法, 通过几个典型的算例证明所综述方法的有效性.    

8.  残损航空器搬移拖车悬臂的拓扑优化  
   洪振宇  刘嘉  田炜《计算力学学报》,2018年第1期
   首先,采用导重准则法对在固定载荷下以位移为约束的拓扑优化问题进行计算,运用一种新的插值模型推导了在单工况作用下的最小质量拓扑优化迭代算法,并通过一个算例验证了该算法的可行性。然后,将该算法应用于残损航空器搬移拖车悬臂的拓扑优化设计中,将由此获得的悬臂的拓扑形貌与结构优化软件Optistruct得到的拓扑结果进行对比。结果表明,二者的迭代速度差别不大,且导重准则法的优化效果更好。作为概念设计,所得的拓扑形貌为以后悬臂结构的优化设计提供了有效参考。    

9.  残损航空器搬移拖车悬臂的拓扑优化
Topology optimization of the suspension's arm in the damaged aircraft trailer
 
   洪振宇  刘嘉  田炜《计算力学学报》,2018年第35卷第1期
   首先,采用导重准则法对在固定载荷下以位移为约束的拓扑优化问题进行计算,运用一种新的插值模型推导了在单工况作用下的最小质量拓扑优化迭代算法,并通过一个算例验证了该算法的可行性。然后,将该算法应用于残损航空器搬移拖车悬臂的拓扑优化设计中,将由此获得的悬臂的拓扑形貌与结构优化软件Optistruct得到的拓扑结果进行对比。结果表明,二者的迭代速度差别不大,且导重准则法的优化效果更好。作为概念设计,所得的拓扑形貌为以后悬臂结构的优化设计提供了有效参考。    

10.  基于IGA-SIMP法的连续体结构应力约束拓扑优化  
   刘宏亮  杨迪雄《计算力学学报》,2018年第2期
   建立了一种IGA-SIMP框架下的连续体结构应力约束拓扑优化方法。基于常用的SIMP模型,将非均匀有理B样条(NURBS)函数用于几何建模、结构分析和设计参数化,实现了结构分析和优化设计的集成统一。利用高阶连续的NURBS基函数,等几何分析(IGA)提高了结构应力及其灵敏度的计算精度,增加了拓扑优化结果的可信性。为处理大量局部应力约束,提出了基于稳定转换法修正的P-norm应力约束策略,以克服拓扑优化中的迭代振荡和收敛困难。通过几个典型平面应力问题的拓扑优化算例表明了本文方法的有效性和精确性。应力约束下的体积最小化设计以及体积和应力约束下的柔顺度最小化设计的算例表明,基于稳定转换法修正的约束策略可以抑制应力约束体积最小化设计中的迭代振荡现象,获得稳定收敛的优化解;比较而言,体积和应力约束下的柔顺度最小化设计的迭代过程更加稳健,适合采用精确修正的应力约束策略。    

11.  基于IGA-SIMP法的连续体结构应力约束拓扑优化
IGA-SIMP method based stress-constrained topology optimization of continuous structures
 
   刘宏亮  杨迪雄《计算力学学报》,2018年第35卷第2期
   建立了一种IGA-SIMP框架下的连续体结构应力约束拓扑优化方法。基于常用的SIMP模型,将非均匀有理B样条(NURBS)函数用于几何建模、结构分析和设计参数化,实现了结构分析和优化设计的集成统一。利用高阶连续的NURBS基函数,等几何分析(IGA)提高了结构应力及其灵敏度的计算精度,增加了拓扑优化结果的可信性。为处理大量局部应力约束,提出了基于稳定转换法修正的P-norm应力约束策略,以克服拓扑优化中的迭代振荡和收敛困难。通过几个典型平面应力问题的拓扑优化算例表明了本文方法的有效性和精确性。应力约束下的体积最小化设计以及体积和应力约束下的柔顺度最小化设计的算例表明,基于稳定转换法修正的约束策略可以抑制应力约束体积最小化设计中的迭代振荡现象,获得稳定收敛的优化解;比较而言,体积和应力约束下的柔顺度最小化设计的迭代过程更加稳健,适合采用精确修正的应力约束策略。    

12.  基于类桁架连续体的结构拓扑优化方法与应用  被引次数:1
   张莉  周克民《应用力学学报》,2007年第24卷第3期
   以各向异性连续体为基结构,采用类桁架连续体材料模型进行结构拓扑优化。以材料在结点位置的密度和方向作为优化设计变量,使材料在设计域内连续分布。并以此建立材料的弹性矩阵和刚度矩阵。优化过程没有抑制中间密度,这从根本上避免了许多拓扑优化方法普遍存在的单元铰接、棋盘格现象以及单元依赖性等数值不稳定问题。采用满应力准则法,借助有限元结构分析,经过少量迭代,建立优化的材料连续分布场,即类桁架连续体结构。由于首先建立的拓扑优化结构是各向异性连续体,从而得到更大优化空间。然后可以结合工程实际需要将其转化为离散的拓扑优化杆系结构。最后,以1个经典Michell桁架和3种形式的拱桥为数值算例,演示了其结构拓扑优化过程。    

13.  基于RAMP密度-刚度插值格式的结构拓扑优化  被引次数:2
   罗震  陈立平  黄玉盈  张云清《计算力学学报》,2005年第22卷第5期
   基于RAMP密度-刚度插值格式和优化准则(OC)方法,提出一种改进的拓扑优化设计的数学模型及设计变量的迭代格式。对棋盘格式和网格依赖性等数值计算问题进行了综述和研究,针对敏度过滤技术中存在的“边缘扩散”现象,提出了一种混合的过滤技术。给出了拓扑优化设计的程序流程,用FORTRAN程序实现了算法,通过几个经典算例证明了本文所研究方法的有效性。    

14.  考虑均一微结构的结构/材料两级协同优化  
   刘岭  阎军  程耿东《计算力学学报》,2008年第25卷第1期
   以结构最小柔顺性为目标,提出了考虑均一微结构的结构/材料两级协同优化方法。出于制造考虑,假设了材料微结构在宏观上具有相同的构形。为实现拓扑优化,本方法在两个尺度上独立定义了单元密度作为设计变量,分别引入了SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)和PAMP(Porous Anisotropic Material with Penalization)方法对密度进行惩罚,并且采用了周长约束控制微结构拓扑的复杂度。借助均匀化方法建立了结构和材料之间的联系,从而将两个尺度上的设计纳入到一个优化模型中,实现了协同求解。数值算例验证了本方法的有效性和正确性,讨论了各参数的影响,优化结果体现了类桁架材料的优越性。    

15.  渐进结构优化在离心机吊篮结构设计中的应用  被引次数:1
   李伟  郝志明《计算力学学报》,2011年第28卷第Z1期
   根据离心机吊篮的最大外形尺寸、连接边界、载荷以及离心机最大加速度值等参数确定了结构拓扑优化的设计区域、载荷条件和边界条件,采用ANSYS软件,以整体质量最小为目标,根据吊篮实际工作载荷和要求施加拓扑优化约束条件,建立吊篮拓扑优化模型,采用基于应力水平删除材料的渐进结构优化方法进行优化设计.优化后吊篮结构满足约束条件,质量显著减少.    

16.  基于D—P准则的压力相关材料结构拓扑优化  
   罗阳军《力学学报》,2011年第43卷第5期
   基于描述材料力学行为的Drucker—Prager(D—P)屈服准则,研究丁压力相关材料连续体结构拓扑优化发计问题的数学模型和数值算法.以单元材料人工密度为设计变量,结合SIMP惩罚模型和多孔微结构局部应力插值模型,建立了以材料体积最小化为目标、考虑材料D—P屈服条件约束的优化问题数学模型.利用ε-松弛方法消除奇异解现象,采用伴随法有效推导约束函数灵敏度计算公式,运用基于梯度的连续变量优化算法迭代求解优化问题.数值算例验证了优化模型的正确性及数值算法的有效性,并通过与vonMises应力约束优化结果的比较,说明了材料的压力相关特性会对结构最优拓扑产生重要影响.该方法设计出的最优拓扑由于充分利用了压力相关材料的抗压能力,因而更为合理和实际.    

17.  随机参数连续体结构的动力学拓扑优化  被引次数:2
   崔明涛  陈建军  姜培刚《应用力学学报》,2005年第22卷第2期
   构造了基于概率的连续体结构动力特性拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总重量极小化为目标函数,满足结构多阶固有频率约束的可靠性要求为约束条件。利用分布函数法对模型中的可靠性约束进行了等价化处理。采用了渐进结构优化(ESO)的求解策略与方法。通过算例验证了文中所提出的设计模型及求解策略与方法的合理性和有效性。    

18.  考虑非概率可靠性的结构柔顺度拓扑优化设计  
   罗阳军  亢战  蔡坤《计算力学学报》,2011年第28卷第6期
   实际工程中广泛存在的不确定性可能对结构拓扑设计产生重要影响。基于不确定性的多椭球凸模型描述及非概率可靠性指标的定义,建立了材料体积约束和不确定参数范围约束下、结构柔顺度极小极大化为目标的非概率可靠性拓扑优化数学模型。结合移动渐进线方法,基于单循环策略实现该连续Minimax优化问题的求解。经典算例尺寸优化设计结果说明了进行非概率可靠性拓扑优化设计的实际意义,即相对于确定性优化而言,在相同的可靠性要求下,非概率可靠性拓扑优化能够达到更为经济有效的设计要求。数值算例验证了本文优化模型及数值算法。    

19.  结构构型与结构间连接方式协同优化设计  
   乔赫廷  刘书田《力学学报》,2009年第41卷第2期
   通常的结构拓扑优化是在给定外部作用下的构型设计.然而对于复杂结构,各部件由连接构件相连并通过它传递外部作用,所以连接方式影响部件承受载荷的分布,即连接构件的布局对部件的最优构型有重要影响.研究结构部件构型与部件之间连接方式的协同优化问题,在连接区域引入一种特殊的材料模型,以材料的分布描述连接方式.将承力结构与连接构件域的材料密度同时作为设计变量,提出了一种基于拓扑优化思想的连接方式与结构拓扑优化协同设计的优化模型和相应的求解方法.给出的算例证明了这种设计方法与优化策略的有效性.    

20.  基于类桁架材料的Hermite有限元优化方法  
   李霞  周克民《应用力学学报》,2013年第5期
   提出了一种采用高阶单元进行结构拓扑优化的方法。在设计域内优化杆件的 C0阶连续分布场以形成类桁架连续体;采用 Hermite 矩形单元,推导了对应的类桁架材料的刚度矩阵;将结点位置的应变直接作为基本变量,并选择类桁架连续体中的有限杆件,形成了近优化的离散杆系结构;通过弹性模量E=210GPa、允许应力σp=160MPa的悬臂结构、简支结构、多个荷载作用下的悬臂梁等典型数值算例验证了该方法的有效性。结果表明:在有限元自由度和迭代次数相同的条件下,应力约束最大误差由双线性矩形单元的6%减小到0.01%。    

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