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桁架结构非概率可靠性拓扑优化 总被引:11,自引:4,他引:7
考虑非概率可靠性的拓扑优化对于非确定参数和荷载条件下结构的概念设计具有重要意义,有关研究国内外少见报道.本文利用凸模型理论,考虑优化迭代过程的需要,提出改进的非概率可靠性指标的定义,并针对桁架结构拓扑优化设计问题建立了以杆件截面积为设计变量、结构重量极小化为目标、具有非概率可靠性指标约束的广义尺寸优化数学模型.本文指出,考虑桁架结构参数的不确定性的条件下所得到的最优杆件布局与确定性优化所得到的结果可能有显著不同.对文中提出的数学模型,采用数学规划算法求解,数值算例结果令人满意.本文工作表明了桁架结构非概率可靠性拓扑优化设计的可行性和所提出算法的有效性. 相似文献
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多工况多约束下离散变量桁架结构的拓扑优化设计 总被引:19,自引:1,他引:19
提出了一个多工况下受应力、位移约束的离散变量桁架结构的拓扑优化方法,给出了结构拓扑形式变更时的约束处理方法及杆件删除策略,使基结构设计空间的维数不断降低,达到最优拓扑,避免了奇异解的出现,在算例中指出了截面离散集和位移约束对最优拓扑的影响;算例给出了满意的拓扑优化解。 相似文献
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本文提出了一种新的桁架结构拓扑优化设计方法,在该方法中,以杆件内力为设计变量,以由结构力学的基本方程构成的位移、应力等物理量为约束,构成了拓扑优化的线性规划模型。它克服了目前桁架结构拓扑优化的两大困难——预定设计位移场与在拓扑优化过程中无法考虑位移、应力等性态约束。文章最后给出了两个考题,说明了本方法的可行性与有效性。 相似文献
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关于桁架结构的拓扑优化设计,本文提出了一种方法,只需求解线性规划,即可处理多工况情形,且可避免奇异解的产生。在优化过程中加入了机动性分析,避免了不稳定结构的产生。 相似文献
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离散变量结构拓扑优化设计研究 总被引:8,自引:2,他引:8
研究了离散变量结构拓扑优化设计的若干问题,讨论了离散型优化模型的合理性,提出截面设计变量的离散程度和全局约束影响最优拓扑,是优化中不可忽视的因素,文中还提出了一种解离散变量桁架,刚架结构拓扑优化的启发式算法。 相似文献
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摘 要:提出了基于空间连续尺寸场的动态均匀化方法。方法以均匀化理论为基础,将各向同性蜂窝状微孔结构作为材料描述方式,合理的物理描述自然克服了动态优化中的局部模态现象。不同于将微孔结构尺寸变量依附于单元或节点,采用物质点对应的微孔尺寸为设计变量,基于修正过滤公式的形函数,构造了具有空间连续性的尺寸场,从而克服了棋盘格等数值不稳定性问题。基于复合函数求导法则,推导了总刚度阵、总质量阵等敏度表达式。以动态结构响应量最小化或最大化为目标,体积比为约束,建立了动态结构拓扑优化模型,通过二维结构数值算例对理论方法进行验证。结果表明,方法在连续体结构动态拓扑优化设计中具有可行性和有效。 相似文献
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结构拓扑优化研究方法综述 总被引:82,自引:0,他引:82
结构拓扑优化研究方法目前有解析方法和数值方法两大类.首先介绍了解析方法中的
Michell理论,它在结构拓扑优化领域研究较早,影响最为深远.随后着重讨论了杆系和连
续体结构拓扑优化的数值方法.杆系结构常采用基结构方法,通过删除部分杆件达到结构
拓扑优化的目的.连续体结构一般要划分为有限单元,通过删除单元形成带孔的连续体,
以实现拓扑优化.介绍了连续体结构拓扑优化常采用的材料模型:各向同性、各向异性和
带微结构材料.并对连续体结构(0-1)拓扑优化中的数值计算不稳定问题的机理进行了分
析,给出了解决方法.此外,对应力约束问题存在解的奇异性现象也作了简要介绍.最后,
对数值方法中的主要数学求解方法进行了简单介绍. 相似文献
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The present paper studies topology optimization of truss structures in multiple loading cases and with stress constraints.
It is pointed out in the paper that the special difficulty of adding bars and/or deleting bars from structure in the numerical
algorithm of truss topology optimization is caused by the discontinuity of stress functions at the zero cross sectional area
in the conventional formulation. In a new formulation, we replace the stress constraints by new constraints. The new constraints
retain the same feasibility of the stress constraints, but are continuous in the closed interval up to zero cross sectional
area. The new formulation enables us to solve topology optimization problem in the frame of the existing FEM software and
mathematical programming techniques. Powell constrained variable metric method is applied to a number of examples of truss
topology optimization. Numerical performances of the two formulations are compared. It is shown that in the conventional formulation
the iteration of numerical algorithm may be blocked by discontinuity of the stress constraint and often stops at a nonoptimum
solution. And in the new formulation the bar adding and bar deleting is done rationally and a local optimum, even the global
optimum can be obtained by iteration.
The project supported by the National Natural Science Foundation of China 相似文献
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具有内部特征约束的四边形网格生成方法 总被引:2,自引:1,他引:1
提出一种具有内部特征约束的四边形网格自动生成方法,可以处理内部具有孔洞、约束线、约束点以及密度线、密度点等特征约束,满足数值分析中对网格生成的特殊要求。以区域分解法为基础,提出了确定最佳切割线的方法以及在切割线上生成过渡均匀网格节点的方法;将约束线、约束点以及密度线、密度点作为面积为零的孔洞,提出了对特征约束的处理方法;针对特征约束分隔区域的情况,提出了自动确定各子区域边界的方法。基于本文提出的方法已开发出具有特征约束的四边形网格自动生成程序,并成功应用于洪水分析系统和楼面设计分析系统。 相似文献
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ABSTRACT Structural optimization procedures usually start from a given design topology and vary proportions or boundary shapes to achieve optimality under various constraints. This article presents an approach for initiating formal structural optimization at an earlier stage, where the design topology is rigorously generated in addition to selecting shape and size dimensions. A three-phase design process is discussed. An optimal initial topology is created by a homogenization method as a gray level image. This topology is then transformed to a realizable design using computer vision techniques, parameterized, and treated in detail by size and shape optimization. A fully automated process is described for trusses. Examples for two-dimensional solid structures are also discussed. 相似文献
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桁架拓扑优化的多点逼近遗传算法 总被引:4,自引:0,他引:4
提出一种基于多点逼近函数和遗传算法的桁架拓扑优化方法。该方法建立了包含连续尺寸和离散拓扑两类变量的优化模型,并通过构造多点逼近函数建立了结构优化问题的第一级序列显式近似,然后采用分层优化方法:在外层对拓扑变量采用遗传算法进行优化;在内层对尺寸变量通过可由对偶法求解的第二级序列近似问题进行优化。几个经典的桁架拓扑优化算例表明该方法能以较少的结构分析次数获得比较理想的概率意义上的最优解。 相似文献
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Some problems in the optimal topology design of structures with discrete variables are studied in this paper. The problem
of a model of discrete optimization is discussed and a neglected fact that discrete optimum design may be controlled by the
discreteness of sizing variables and global constraints is pointed out. A heuristic algorithm for solving discrete topology
optimization problems of trusses and frames is proposed. 相似文献