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应力约束全局化策略下的连续体结构拓扑优化 总被引:4,自引:0,他引:4
利用Mises强度理论,提出了应力约束全局化策略,将局
部的应力约束问题转化为结构整体的应变能约束问题. 基于ICM(独立、连续、映射)方法,
引入了独立、连续的拓扑变量,对单元重量、单元刚度和单元许用应力的过滤函数进行了选
择,建立了以重量为目标,以结构应变能代替应力约束的多工况下连续体结构拓扑优化模型,
寻找到了多工况下的最佳传力路径. 运用对偶二次规划方法对上述优化模型进行了求解. 另
外,利用PCL语言,在MSC/PATRAN的开发平台上,实现了应用应力约束全局化策略进行连
续体结构拓扑优化的模块化处理. 数值算例表明了该方法的可行性和有效性. 相似文献
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利用SIMP材料插值模型研究了双方向周期性结构的拓扑优化。为了使结构获得具有双方向周期性的拓扑形式,将优化域分成若干个子域,并构建了一个虚拟子域;将各子域内各单元的相对密度的平均值和应变能的平均值作为虚拟子域内单元的相对密度和应变能,以结构的最小柔度为目标函数,单元相对密度为设计变量,构建了周期性拓扑优化问题的数学模型,并在数学模型中加入额外的约束条件;采用优化准则法推导出虚拟子域设计变量的迭代公式,利用体积约束计算出拉格朗日乘子;通过平面矩形悬臂梁结构算例获得了具有双方向的周期性拓扑形式,验证了利用SIMP材料插值模型实现双方向周期性拓扑优化的可行性和有效性。 相似文献
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连续体结构拓扑优化应力约束凝聚化的ICM方法 总被引:4,自引:2,他引:4
为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难,提出
了应力约束化凝聚化的ICM方法. 在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后,
提出了应力约束凝聚化的两条途径:其一为应力全局化的方法,其二为应力约束集成化的方
法. 由此建立了多工况下以重量为目标、以凝聚化应变能为约束的连续体结构优化模型,并
利用对偶理论对优化模型进行了求解. 4个数值算例表明:该方法具有较高的计算效率,得
到的拓扑结构比较合理,不仅适用于二维连续体结构,也适用于三维连续体结构. 相似文献
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结构信息熵与极大熵原理 总被引:12,自引:0,他引:12
文中首先从数学上证明了由结构应变能描述的信息熵是定义在凸集上的凸函数;又以静定杆系结构为对象,论证并讨论了极大熵原理。最后通过对静定与静不定杆系结构的数值模拟,揭示了结构的熵函数与杆系截面积之间的关系。 相似文献
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针对多工况结构拓扑优化问题中的载荷病态现象,基于RAMP (Rational Approximation of Material Properties)拓扑优化模型,提出应用灰色理论确定工况权重系数,并将应变能目标函数归一化的折衷规划模型法.通过专家评价方法获得工况权重系数的灰色区间,结合灰色理论计算工况权重系数灰色区间的精确值,并采用导重法推导出多工况结构拓扑优化问题的求解迭代表达式.通过定义载荷比描述载荷病态的程度,对多工况结构拓扑优化典型算例在不同载荷比及不同工况权重系数下进行结构拓扑优化分析.优化结果表明,灰色权重折衷规划模型及求解方法对多工况结构拓扑优化问题具有高效、稳定的特点,能够克服载荷病态问题,并通过大跨度甲板强横梁的结构拓扑优化设计证明本文设计方法的有效性. 相似文献
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应力和位移约束下连续结构的有效拓扑优化方法 总被引:1,自引:0,他引:1
为了解决在拥有位移与应力多个约束条件下,以减少结构重量为目标函数的拓扑优化中多约束难处理的问题,本文研究了以位移约束、应力约束、应变能约束重量最小化为目标的拓扑优化关系.通过对目标函数与约束函数的解析敏度推导,证明了它们之间的等价性.得到的准则方程表明:在最优结构中,单元质量与该单元应变能之比等于结构总质量与结构总应变能之比.由于迭代准则方程中的各项都可以在 ANSYS 有限元分析中直接提取,也不必计算乘子,从而减少了优化过程中的函数调用次数,加快了优化速度.两个算例说明了该方法的简单、高效与适用性. 相似文献
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爆破地震效应若干问题的探讨 总被引:22,自引:1,他引:22
对爆破地震效应的若干问题进行了研究,提出了一些新的观点。内容包括:微差爆破问题;焊破地震动转动分量的推算;地震荷载的计算;基于多维反应谱方法的内力组合。 相似文献
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对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在“削弱作用”。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。 相似文献
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岩石可爆性神经网络研究 总被引:11,自引:1,他引:11
应用人工神经网络系统理论,采用机器学习的方法,建立了岩石的可爆性指数与岩体的爆炸漏斗体积V、大块率K_1、平均合格率K_2、小块率K_3和波阻抗Z之间的非线性映射关系,并将其用神经网络、网络连接权值矩阵和节点阈值向量分布式表达出来。对于新的岩石,网络采用并行推理的方法预报出其可爆性。实践表明,神经网络方法科学、具有较强的非线性动态处理的能力。 相似文献
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基于CFD的气动力建模及其在气动弹性中的应用 总被引:3,自引:0,他引:3
CFD技术为带有气动力非线性的气动弹性分析提供了一种研究途径,但是基于CFD的气动弹性直接数值模拟方法的计算量很大,不便开展定性分析和参数设计.基于CFD的非定常气动力模型的降阶技术为缓解计算效率与计算精度之间的矛盾以及系统的复杂性与易分析、易设计性之间的矛盾提供了行之有效的技术途径.综述了近年来发展的两类基于CFD技术的非定常气动力降阶技术和一种非线性气动力的谐波平衡方法,以及这些方法在非线性气动弹性研究中的运用.对比了各种方法的优越性并作了进一步的展望. 相似文献
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本文提出并证明了二维和三维Helmholtz方程的中值定理。令λ→0就得到二维和三维Laplace方程的中值定理。 相似文献
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漂浮载体上机械臂的工作空间 总被引:2,自引:0,他引:2
本文讨论载于航天器的机械臂的工作空间问题,导出机械臂位形计算的普遍公式。对不同载体控制方案的机械臂工作空间进行分析和对比,并提出了为扩大工作空间的机械设计原则,最后讨论了负载对工作空间的影响。 相似文献
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水位变化对正倒锥体冰载荷影响的离散元分析 总被引:2,自引:0,他引:2
在海冰与锥体海洋结构的相互作用过程中,潮汐水位变化时海冰作用于锥体结构的位置改变对冰载荷具有显著影响.本文采用具有粘结破碎功能的离散元方法计算海冰与锥体作用的破坏过程.同时考虑海冰上下表面温度差异对海冰强度的影响,将离散元计算冰载荷及海冰破坏模式与渤海现场实测数据进行对比验证.离散元结果表明,海冰与正锥和倒锥碰撞时均发生弯曲破坏,且冰载荷均随水线处锥径的增大而增大.在水线处锥径相同的情况下,正锥冰载荷大于倒锥冰载荷,而正锥作用下海冰的断裂长度则较小.基于离散元计算结果和渤海现场观测资料分析了海冰与正锥、倒锥作用时冰载荷和断裂长度差异的主要原因.海冰与正倒锥交界线处作用时,一般发生弯曲破坏.当冰层中心高度与正倒锥交界线的高度相同时,海冰才会发生局部挤压破碎,但冰荷载并没有明显升高.由此可见,倒锥体结构可有效降低冰载荷从而具有较好的抗冰性能.以上研究表明离散元方法可确定海冰与锥体结构作用时的海冰破碎规律和冰载荷特性,为海洋工程结构的抗冰设计提供参考依据. 相似文献