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1.
彭细荣  隋允康 《力学学报》2018,50(3):611-621
本文瞄准连续体在破损-安全考虑下的结构拓扑优化问题,旨在克服传统模型求解所得最终构型存在的弊病,避免结构因缺乏合理的冗余结构而敏感于局部破坏,实现破损-安全的目标. 首先,梳理了以往虽然用到却并不明晰的4个概念:结构局部破损模式、结构局部破损区域、结构破损状况、结构破损状况的预估分布. 之后,基于独立连续映射(ICM)方法,对该问题建立了力学性能约束下结构体积极小化的模型. 建立目标函数时,利用Minimax的概念将可能出现的结构破损状况对应的所有结构体积目标转化为原结构的唯一结构体积目标,克服了多目标问题的困难. 建立近似约束函数时,将可能出现的所有结构破损状况对应的力学性能的约束皆考虑进去,既能处理载荷单工况也能处理载荷多工况. 最后,以位移约束为例,建立了优化模型并求解. 单工况及多工况位移约束拓扑优化算例验证了算法的有效性. 结果表明:本方法相比于不考虑破损-安全的拓扑优化设计,得到的最优拓扑更复杂,体积比更大即所用材料更多,亦即最优结构具有更多的冗余,此正是考虑破损-安全设计原则的结果. 本文的研究对于航空、航天、其他水、陆等领域运载工具以及其他工程结构在意外破坏、战争创伤或恐怖袭击下的结构设计,乃是非常重要的进展.   相似文献   
2.
杜剑明  郭旭 《力学学报》2011,43(4):725-730
基于鲁棒优化思想, 提出了桁架结构失效-安全优化设计问题的双层规 划算法. 其中上层规划用来寻找杆件的最优尺寸, 而下层规划的目标是确定结构最不利的失 效模式. 为了获得下层优化的全局最优解, 以保证所得到的最优结构真正安全可靠, 特别地 还发展了相关问题求解的混合0-1规划算法. 与以往研究工作相比, 该方法不需要预先假 定破坏模式, 因此更容易获得理论上最优的结果. 数值算例表明了所提出方法的有效性.  相似文献   
3.
A multicriterion design problem for optimal maneuverability and fault tolerance of flexible spacecraft is considered. The maneuverability index reflects the time required to perform rest-to-rest attitude maneuvers for a given set of angles, with the postmaneuver spillover within a specified bound. The performance degradation is defined to reflect the maximum possible attitude error after maneuver due to the effect of faults. The fault-tolerant design is to minimize the worst performance degradation from all admissible faults by adjusting the design of the spacecraft. It is assumed that admissible faults can be specified by a vector of real parameters. The multicriterion design for optimal maneuverability and fault tolerance is shown to be well defined, leading to a minimax problem. Analysis for this nonsmooth problem leads to closed-form expressions of the generalized gradient of the performance degradation function with respect to the fault parameters and structural design variables. Necessary and sufficient conditions for the optimum are derived, and the closed-form expressions of the generalized gradients are applied for their interpretation. The bundle method is applicable to this minimax problem. Approximate methods which efficiently solve this minimax problem with relatively little computational difficulties are presented. Numerical examples suggest that it is possible to improve the fault tolerance substantially with relatively little loss in maneuverability.  相似文献   
4.
针对连续体结构,考虑破损-安全拓扑优化中如何处理结构局部破损的关键问题,以位移约束下结构体积极小化拓扑优化问题为例,基于独立连续映射ICM方法,建立了优化模型,给出了求解方法。以单荷载及多荷载工况的数值算例为例,探讨了结构局部破损模式的形状和大小及结构局部破损状况预估分布等对最优结构拓扑的影响。结果表明,(1)相比于不考虑破损-安全的结构拓扑优化,考虑破损-安全得到的最优拓扑具有更多冗余构件及传力路径;(2)不同形状及大小的结构局部破损模式会得到不同的最优结构拓扑;(3)结构局部破损模式布置间距越小,得到的最优拓扑越趋复杂。故在进行考虑破损-安全拓扑优化设计时,宜依据工程问题,合理定义结构局部破损模式的形状和大小及结构局部破损状况的预估分布等,以准确模拟实际结构的局部破损,得到具有适度冗余的最优拓扑。  相似文献   
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