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基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计
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作者 占金青 王啸 +1 位作者 蒲圣鑫 刘敏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期77-85,共9页
为了满足多相材料结构动态性能要求,提出一种基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计方法。采用序列固体各向同性料插值模型惩罚刚度矩阵和质量矩阵,以多个动载荷作用的多相材料结构总动态柔顺度最小化为优化目标,以结构质... 为了满足多相材料结构动态性能要求,提出一种基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计方法。采用序列固体各向同性料插值模型惩罚刚度矩阵和质量矩阵,以多个动载荷作用的多相材料结构总动态柔顺度最小化为优化目标,以结构质量和成本为约束条件,构建多相材料结构动态拓扑优化模型,利用等效静态载荷法将多相材料结构动态拓扑优化问题转化为多工况下的多相材料结构静态拓扑优化问题,以降低灵敏度分析的复杂程度;采用移动渐近线算法求解多相材料结构动态拓扑优化问题。数值算例结果表明所提方法是有效性的,与传统的拓扑优化方法相比,基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化求解时间节省了75%,大大提高了计算效率;与单相材料拓扑优化结果相比,多相材料结构动态拓扑优化设计获得的结构具有更好的动态性能。 展开更多
关键词 多相材料结构 动态拓扑优化 等效静态载荷法 序列固体各向同性料插值模型
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基于滚动体打滑特征的滚动轴承振动特性研究 被引量:13
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作者 涂文兵 何海斌 +2 位作者 罗丫 占金青 王朝兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期166-170,175,共6页
滚动体进入承载区打滑是滚动轴承工作过程中客观存在的一种现象,是诱发滚动轴承振动的一个重要激励源,影响滚动轴承的振动特性。针对滚动体进入承载区的打滑问题,综合考虑滚动轴承时变刚度、游隙、载荷及打滑激励等因素,建立了滚动轴承... 滚动体进入承载区打滑是滚动轴承工作过程中客观存在的一种现象,是诱发滚动轴承振动的一个重要激励源,影响滚动轴承的振动特性。针对滚动体进入承载区的打滑问题,综合考虑滚动轴承时变刚度、游隙、载荷及打滑激励等因素,建立了滚动轴承打滑振动分析模型,研究滚动体打滑状态下滚动轴承的振动特征,分析轴承转速、径向载荷、摩擦因数和打滑范围角等因素对滚动轴承打滑振动特性的影响规律,为滚动轴承的设计、减振降噪与故障诊断提供理论依据。 展开更多
关键词 滚动轴承 打滑 动力学模型 振动特性
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改进的可移动变形组件拓扑优化方法
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作者 李鹏 程文涛 +2 位作者 杜艺博 丁瀛 占金青 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期879-885,共7页
针对经典可移动变形组件法的优化结果易受组件初始化影响的不足,设计了基于双循环机制的改进的MMC算法,内循环基于可移动变形组件法,实现快速寻优;外循环基于组件贡献率设计俄罗斯轮盘赌算法,然后选择、删除和替换部分组件,最终将重新... 针对经典可移动变形组件法的优化结果易受组件初始化影响的不足,设计了基于双循环机制的改进的MMC算法,内循环基于可移动变形组件法,实现快速寻优;外循环基于组件贡献率设计俄罗斯轮盘赌算法,然后选择、删除和替换部分组件,最终将重新构造的结构引入内循环再次寻优。MBB梁和短悬臂梁的优化算例表明,相比于经典MMC算法,改进的MMC方法虽然运算成本明显增加,却较好地克服了组件初始化对寻优结果的影响,并获得了更佳的优化效果。 展开更多
关键词 拓扑优化 可移动变形组件法 有限元分析 灵敏度分析 俄罗斯轮盘赌
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考虑混合约束的柔顺机构拓扑优化设计 被引量:6
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作者 占金青 王云涛 +1 位作者 刘敏 朱本亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期159-166,222,共9页
为了满足制造工艺和静强度要求,提出一种综合考虑最小尺寸控制和应力约束的柔顺机构混合约束拓扑优化设计方法。采用改进的固体各向同性材料插值模型描述材料分布,利用多相映射方法同时控制实相和空相材料结构的最小尺寸,采用最大近似函... 为了满足制造工艺和静强度要求,提出一种综合考虑最小尺寸控制和应力约束的柔顺机构混合约束拓扑优化设计方法。采用改进的固体各向同性材料插值模型描述材料分布,利用多相映射方法同时控制实相和空相材料结构的最小尺寸,采用最大近似函数P范数求解机构的最大应力,以机构的输出位移最大化作为目标函数,综合考虑最小特征尺寸控制和应力约束建立柔顺机构混合约束拓扑优化数学模型,利用移动渐近算法求解柔顺机构混合约束拓扑优化问题。数值算例结果表明,混合约束拓扑优化获得的柔顺机构能够同时满足最小尺寸制造约束和静强度要求,机构的von Mises等效应力分布更加均匀。 展开更多
关键词 柔顺机构 最小尺寸控制 应力约束 拓扑优化 多相映射方法
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非均匀温度场下的热固耦合结构多相材料拓扑优化 被引量:4
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作者 占金青 龙良明 +1 位作者 林春辉 杨湘杰 《华东交通大学学报》 2018年第5期117-123,共7页
为了集成不同特殊的材料以提升结构的性能,提出一种非均匀温度场下的热固耦合结构多相材料拓扑优化设计的方法。以应变能最小化作为目标函数以满足结构刚度要求,以各相材料的体积作为约束,建立非均匀温度场作用下的热固耦合结构多相材... 为了集成不同特殊的材料以提升结构的性能,提出一种非均匀温度场下的热固耦合结构多相材料拓扑优化设计的方法。以应变能最小化作为目标函数以满足结构刚度要求,以各相材料的体积作为约束,建立非均匀温度场作用下的热固耦合结构多相材料拓扑优化数学模型。利用伴随矩阵法进行灵敏度分析,采用Heaviside过滤求解技术对灵敏度进行过滤,利用移动渐近线算法求解优化问题。数值算例结果表明,提出的非均匀温度场作用下的热固耦合结构多相材料拓扑优化方法是有效的。 展开更多
关键词 热固耦合结构 拓扑优化 非均匀温度场 多相材料
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基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计 被引量:2
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作者 占金青 孙宇 +1 位作者 王啸 刘敏 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1522-1532,共11页
为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向... 为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向不确定性,采用摄动法求解不确定性载荷条件下的周期性多孔结构响应,以宏观结构柔顺度的期望、标准差加权和最小化为目标,以宏观和微观结构体积作为约束,建立基于摄动法的周期性多孔结构稳健性多尺度拓扑优化模型,采用准则优化算法求解优化问题。数值算例结果表明提出的设计方法是有效的;与确定性拓扑优化结果相比,考虑载荷方向不确定的稳健性拓扑优化获得的宏观结构和材料微结构构型有很大不同,以抵抗水平方向载荷的作用;载荷大小不确定对稳健性多尺度拓扑优化结果影响较小。随着权重因子值增大,稳健性多尺度拓扑优化获得的宏观和微观结构构型发生变化,设计的周期性多孔材料结构柔顺度的期望增加,柔顺度的标准差减少。稳健性多尺度拓扑优化获得的结构柔顺度的标准差比确定性多尺度拓扑优化结果小,稳健性设计的周期性多孔结构具有更好的稳健性。 展开更多
关键词 周期性多孔结构 材料微结构 稳健性拓扑优化 不确定性载荷 摄动法
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基于多相材料的完全解耦柔顺机构拓扑优化设计 被引量:1
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作者 占金青 汪庭威 +1 位作者 段丁强 刘敏 《华东交通大学学报》 2022年第6期77-83,共7页
针对多自由度柔顺机构存在输入耦合、输出耦合现象,提出一种完全解耦的多相材料柔顺机构拓扑优化设计方法。采用单元堆积方法建立多相材料插值模型,以机构的多个输出位移加权和最大化作为目标函数,引入输入耦合和输出耦合约束抑制耦合效... 针对多自由度柔顺机构存在输入耦合、输出耦合现象,提出一种完全解耦的多相材料柔顺机构拓扑优化设计方法。采用单元堆积方法建立多相材料插值模型,以机构的多个输出位移加权和最大化作为目标函数,引入输入耦合和输出耦合约束抑制耦合效应,以输入耦合、输出耦合和各相材料结构体积作为约束,建立基于多相材料的完全解耦多自由柔顺机构拓扑优化模型,将移动渐近线优化算法用于求解多约束拓扑优化问题。与无解耦拓扑优化结果相比,完全解耦拓扑优化获得的多相材料柔顺机构构型有所不同,机构的输入耦合和输出耦合得到有效抑制,能够实现多自由度机构输入、输出运动完全解耦;并且分析不同抑制耦合系数对拓扑优化结果影响。 展开更多
关键词 柔顺机构 多自由度 多相材料 拓扑优化 完全解耦
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基于网络教学平台的《机械制造装备设计》教学模式改革探讨 被引量:1
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作者 刘敏 占金青 《内燃机与配件》 2020年第7期275-277,共3页
基于网络信息技术实现机械设计制造及其自动化专业课程教学模式改革以培养更加适应现代化人才是现行发展的趋势。本文以《机械制造装备设计》课程为例,介绍了利用超星学习通网络教学平台进行教学模式改革,提出利用网络平台帮助学生明确... 基于网络信息技术实现机械设计制造及其自动化专业课程教学模式改革以培养更加适应现代化人才是现行发展的趋势。本文以《机械制造装备设计》课程为例,介绍了利用超星学习通网络教学平台进行教学模式改革,提出利用网络平台帮助学生明确学习目标、紧密加强理论与工程实践相结合、构建更加合理的平时成绩考核标准等一系列措施,以实现激发学生的学习兴趣,拓延教学内容,提高教学质量。 展开更多
关键词 网络教学平台 机械制造装备设计 混合式教学 教学改革
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基于MMC的自修复材料结构与微胶囊的协同优化
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作者 李鹏 张昌有 +3 位作者 杜艺博 程文涛 占金青 唐赣 《华东交通大学学报》 2023年第3期97-103,共7页
自修复材料作为一种力学构件不仅需要结构宏观构型的拓扑优化,而且需要兼顾自修复剂载体微胶囊的尺寸和分布对自修复材料力学性能和修复效果的影响,因此对结构宏观构型与内置微胶囊进行协同优化具有重要的意义。研究基于可移动变形组件... 自修复材料作为一种力学构件不仅需要结构宏观构型的拓扑优化,而且需要兼顾自修复剂载体微胶囊的尺寸和分布对自修复材料力学性能和修复效果的影响,因此对结构宏观构型与内置微胶囊进行协同优化具有重要的意义。研究基于可移动变形组件法,以结构柔度为目标函数,材料面积为约束条件,建立了内置微胶囊组件的二维数学模型,基于移动渐近线法(MMA),给出了协同优化自修复材料的设计方法,并与经典自修复材料进行了对比研究,验证了协同优化的优越性。研究表明:两类自修复材料的构型具有相似性;两类自修复材料的结构柔度均随微胶囊体积分数的增加而提高,力学性能发生不同程度的劣化;与经典自修复材料相比,随着体积分数的增加,协同优化自修复材料呈现出更为优异的力学性能,当体积分数接近14%时,其柔度值仅为经典自修复材料的66.1%。 展开更多
关键词 自修复 拓扑优化 微胶囊 可移动变形组件法
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