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1.
结构拓扑优化研究方法综述   总被引:63,自引:0,他引:63       下载免费PDF全文
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
2.
结构拓扑优化ICM方法的改善   总被引:33,自引:1,他引:32  
隋允康  彭细荣 《力学学报》2005,37(2):190-198
对结构拓扑优化的ICM(独立、连续、映射)方法进行了深入探讨,通过选取不同的过滤函数可以不进行每步删除而得到清晰的拓扑图形.以位移约束为例阐述了ICM方法建模及求解过程.对位移约束、频率约束、位移及频率约束、简谐载荷激励下动位移幅值约束等拓扑优化进行了研究,计算算例表明ICM方法在处理静力问题及动力问题的拓扑优化都是可行的.程序算法都在MSC.Nastran及MSC.Patran的二次开发环境下实现,与原软件有机结合在一起.  相似文献
3.
复合材料应力分析的均匀化方法   总被引:28,自引:2,他引:26  
刘书田  程耿东 《力学学报》1997,29(3):306-313
建立了基于均匀化理论的确定复合材料结构应力场的方法。其实质是用均质的宏观结构的非均质的具有周期性分布的细观结构描述原结构;将力不量表示成关宏观份标和细观坐标的函数,并用细观和宏观两种尺度之比为小参数展开,用摄动技术将原问题为一细观均匀化问题的一宏观均匀化问题。  相似文献
4.
复合材料周期性线弹性微结构的拓扑优化设计   总被引:20,自引:4,他引:16  
提出复合材料周期性线弹性微结构拓扑优化设计的模型,模型1设计具有极值弹性特性的复合材料,模型2设计工况最刚微结构单胞。通过该模型和均匀化技术可以获得优化的微结构单胞,进而改善或者得到最优宏观特性的复合材料。为了便于制造和应用,用胞体材料而不是多相材料来得到复合材料的极值弹性特性和最大刚度。优化结果表明,该模型与数值方法相结合可以有效地实现微结构的拓扑优化设计。  相似文献
5.
周期性点阵类桁架材料等效弹性性能预测及尺度效应   总被引:11,自引:4,他引:7  
比较了Dirichlet型和Neumann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,Dirichlet型和Neumann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最小周期)个数的增加,分别从上下界逼近均匀化方法的结果.对于一类具有特殊微结构的桁架材料,只需一个单胞即可充分逼近均匀化结果.指出产牛尺度效应的判据是,对Dirichlet型边界条件下的代表体元法,单胞公共边界处的节点支反力是否平衡;对Neumann型边界条件下的代表体元法,单胞边界间变形是否协调.最后,我们证明了对于一类均匀化方法求解中没有广义自由度的桁架材料,其均匀化结果就是各构件性能按照体积份数加权平均得到.  相似文献
6.
用均匀化理论分析蜂窝结构的等效弹性参数   总被引:10,自引:3,他引:7  
王飞  庄守兵  虞吉林 《力学学报》2002,34(6):914-923
在线弹性范围内,根据均匀化理论,并结合有限元方法推导出适用于二维周期性结构的均匀化的有限元格式(Homo FEM),计算出不同相对密度下的规则蜂窝结构的等效弹性模量Ee和泊松比νe.同时,利用蜂窝结构的代表胞元模型,用常规的有限元方法(FEM)模拟计算出相应的等效弹性参数.最后将两种数值计算结果与己有的理论公式进行了比较和分析讨论.结果表明:在考察的相对密度全场范围内(0~0.4),HOmO FEM得到的蜂窝结构的 Ee和νe 与 FEM使用平面实体单元模拟计算得到的结果一致吻合,反映出 Homo FEM数值方法的客观准确性和可行性.而 Gibson公式和 W-K得到的等效弹性模量值 Ee只是在较小相对密度的情况下(小于0.15)与数值计算结果吻合.当结构的相对密度较大时,必须考虑胞棱附近区域由应力集中导致的复杂的应力和应变分布的影响.  相似文献
7.
利用松质骨理想化模型对骨小梁刚度的研究   总被引:8,自引:0,他引:8  
张宁  樊学军 《力学学报》1997,29(6):701-710
利用结构张量的概念建立了考虑松质结构各向异性的理想模型,将杆型与板型两种传统模型统一起来。采用均匀化理论,通过有限单元的数值计算建立了松质骨弹性常数与结构张量、固体体积比之间的数值关系,并预测了骨小梁的弹性模量。结果表明,本文模型较好地体现了松质骨的各向异性力学性质。对骨小梁的计算结果表明,骨小梁的弹性模量在6.76GPa ̄10.9GPa范围内,平均意义上的结果是9.21GPa。  相似文献
8.
均匀化理论及其在生物力学中的应用   总被引:8,自引:0,他引:8       下载免费PDF全文
樊学军 《力学进展》1996,26(2):187-098
在线弹性理论的范围内,简要介绍了新近发展起来的均匀化理论(homogenizationtheory),并引入了误差分析方面的一些研究成果.由于均匀化理论可以详尽地考虑材料的微观结构,在生命器官组织的细观力学研究中会起到推动作用.作为应用实例,本文介绍了均匀化理论在密质骨力学性能的数值模拟中的应用.  相似文献
9.
复合材料中的渐近均匀化方法   总被引:7,自引:0,他引:7  
潘燕环  嵇醒 《上海力学》1997,18(4):290-297
本文将非均质弹性体的渐近均匀化方法应用于复合材料的宏观与细观分析之中。该方法基于平均化的思想,将复合材料视作由周期性的细观结构所构成,其场变量依赖于宏观和细观两个尺度的坐标变量而变化。通过建立位移和应力的渐近表达式,推导出关于周期性基元的细观平衡方程和细观本构关系,并与有限元数值方法相结合,得到材料的宏观等效性能和细观应力分布。对典型算例的分析,反映出该方法的有效性及准确性。  相似文献
10.
多相材料微结构多目标拓扑优化设计   总被引:7,自引:3,他引:4  
孙士平  张卫红 《力学学报》2006,38(5):633-638
在采用多尺度均匀化方法求解微结构等效特性的基础上,提出了多相材料微结构的多目标优化设计模型.以组分材料用量为约束,采用周长控制消除棋盘格,结合有限元方法和对偶凸规划求解技术,对两相和三相材料微结构多项等效模量的组合进行了优化设计、研究比较了微结构网格粗细、材料组分以及三相材料微结构优化中的两相实体材料弹性模量相对比例不同对优化结果的影响。数值算例验证了优化模型和优化算法的有效性,表明了相关因素对优化结果的影响。  相似文献
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