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Topology Optimization in Damping Structure Based on ESO
1
作者 郭中泽 陈裕泽 侯强 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS 2008年第4期293-298,共6页
The damping material optimal placement for the structure with damping layer is studied based on evolutionary structural optimization (ESO) to maximize modal loss factors. A mathematical model is constructed with the o... The damping material optimal placement for the structure with damping layer is studied based on evolutionary structural optimization (ESO) to maximize modal loss factors. A mathematical model is constructed with the objective function defined as the maximum of modal loss factors of the structure and design constraints function defined as volume fraction of damping material. The optimal placement is found. Several examples are presented for verification. The results demonstrate that the method based on ESO is effective in solving the topology optimization of the structure with unconstrained damping layer and constrained damping layer. This optimization method suits for free and constrained damping structures. 展开更多
关键词 机械设计 减振 隔振 理论
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单层网壳结构的局部加肋渐进式拓扑优化方法
2
作者 王润谷 董骁 龚景海 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第7期1019-1028,共10页
研究单层网壳结构的局部加肋拓扑优化对提升其经济性与整体稳定性有重要意义.针对单层网壳结构,以结构用钢量为评价指标,基于渐进结构优化算法,提出局部加肋拓扑优化方法.根据结构中杆件的内力分布计算应变能,结合单层网壳结构的特点建... 研究单层网壳结构的局部加肋拓扑优化对提升其经济性与整体稳定性有重要意义.针对单层网壳结构,以结构用钢量为评价指标,基于渐进结构优化算法,提出局部加肋拓扑优化方法.根据结构中杆件的内力分布计算应变能,结合单层网壳结构的特点建立网格加强评价准则,在迭代运算中增加锥体加强应变能过大的网格,删除应变能过小的新增锥体,比较优化前后网壳结构的用钢量与整体稳定性,验证结构优化方法的可行性.经拓扑优化得到新的局部加肋单层网壳结构,相较于初始结构,优化后的结构用钢量减小,并且整体稳定性提高,结果可为单层网壳结构的局部加肋设计优化提供技术参考. 展开更多
关键词 单层网壳结构 局部加肋 渐进结构优化算法 拓扑优化
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基于融合邻域规则的双尺度拓扑优化新方法
3
作者 王震 《南方农机》 2025年第3期147-149,159,共4页
【目的】开发一种创新的双尺度拓扑优化策略,应用于结构设计与优化研究。【方法】结合混合元胞自动机(HCA)与双向渐进法(BESO),推出HCA-BESO拓扑优化方法,其核心创新点在于采用HCA的邻域规则替代传统基于距离的加权处理机制,简化了灵敏... 【目的】开发一种创新的双尺度拓扑优化策略,应用于结构设计与优化研究。【方法】结合混合元胞自动机(HCA)与双向渐进法(BESO),推出HCA-BESO拓扑优化方法,其核心创新点在于采用HCA的邻域规则替代传统基于距离的加权处理机制,简化了灵敏度过滤规则,并引入了多样的邻域组合形式。【结果】通过引入HCA,该方法在双尺度优化方面显著提升了性能,减少了迭代次数,相比传统BESO算法,能够创建出刚度更高的结构。【结论】HCA-BESO方法代表了双尺度拓扑优化研究的一个重大进步,为未来的结构设计与优化研究开辟了新的路径。 展开更多
关键词 双尺度优化 双向渐进法(BESO) 混合元胞自动机(HCA) 灵敏度过滤
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基于双向渐进结构优化法的机翼翼肋拓扑优化设计 被引量:1
4
作者 黄成磊 范庆明 +1 位作者 刘红军 喻伯牙 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1005-1010,共6页
太阳能无人机对自身结构质量的要求极为苛刻,而机翼作为太阳能无人机的重要组成部分,其质量占据了整体结构的绝大部分比重。因此,通常可对机翼结构进行优化设计,在满足结构强度的同时尽可能最大限度地降低机翼结构质量,进而提高无人机... 太阳能无人机对自身结构质量的要求极为苛刻,而机翼作为太阳能无人机的重要组成部分,其质量占据了整体结构的绝大部分比重。因此,通常可对机翼结构进行优化设计,在满足结构强度的同时尽可能最大限度地降低机翼结构质量,进而提高无人机的整体性能。以某大展弦比的太阳能无人机机翼为研究对象,利用双向渐进结构优化法,以机翼整体最小应变能为目标函数、翼肋体积分数为约束,对翼肋进行拓扑优化设计,根据单元应力大小对翼肋内部材料进行合理增删,并将优化后的翼肋进行重新设计,最终机翼整体质量下降了29.7%。结果表明:应用文中方法可以得到翼肋的最佳构型,有效提高了材料利用率,并且机翼结构质量大大降低,为太阳能无人机的轻量化研究提供了一定参考。 展开更多
关键词 机翼结构 太阳能无人机 双向渐进结构优化法 拓扑优化 翼肋减轻孔
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基于双向渐进结构优化算法的预制拼装箱梁剪力键设计研究 被引量:4
5
作者 刘世明 黄如妍 +2 位作者 孙宝珊 巴松涛 李晓克 《世界桥梁》 北大核心 2024年第4期77-84,共8页
为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷... 为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷载组合作用下的布置规律。结果表明:轴力作用时剪力键应布置于顶板;剪力作用时剪力键应布置于腹板和底板;扭矩作用时剪力键应布置在顶板、腹板交接处和腹板外侧;横桥向弯矩作用时剪力键应布置于顶板、腹板下侧和底板;竖向弯矩作用时,剪力键应布置于顶板翼缘。轴剪组合作用下,当剪力占比小于50%时,轴力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比达95.24%时,剪力对剪力键布置起控制作用。弯剪组合作用下,当剪力占比超过4.76%时,剪力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比小于0.50%时,横桥向弯矩对剪力键布置起控制作用。扭剪组合作用下,当剪力占比超过0.10%时,剪力对剪力键布置起控制作用。预制拼装箱梁剪力键布置受荷载类型及荷载组合影响显著,应考虑不同位置剪力键的实际受力状况进行设计。 展开更多
关键词 节段预制拼装箱梁 剪力键布置 双向渐进结构优化算法 传力机理 单项荷载 荷载组合 设计优化 有限元法
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基于应力及其灵敏度的结构拓扑渐进优化方法 被引量:83
6
作者 荣见华 姜节胜 +2 位作者 胡德文 颜东煌 付俊庆 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期584-591,共8页
在导出应力灵敏度的基础上,建立了一种改进的基于应力及其灵敏度的结构拓扑双方向渐进优化算法.该方法是对传统ESO和BESO方法的改进和完善.算例表明该方法能较大程度减少解的振荡状态数,获得更佳的拓扑结构.具有概念上的简洁性和应用上... 在导出应力灵敏度的基础上,建立了一种改进的基于应力及其灵敏度的结构拓扑双方向渐进优化算法.该方法是对传统ESO和BESO方法的改进和完善.算例表明该方法能较大程度减少解的振荡状态数,获得更佳的拓扑结构.具有概念上的简洁性和应用上的有效性. 展开更多
关键词 结构渐进优化 结构拓扑优化 有限元分析 应力分析 灵敏度分析 结构分析 ESO BESO
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面向3D打印体积极小的拓扑优化技术 被引量:29
7
作者 徐文鹏 王伟明 +3 位作者 李航 杨周旺 刘秀平 刘利刚 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期38-44,共7页
与传统制造所生产的产品相比,3D打印产品的成本仍相对较高.因此,如何能在不牺牲打印物体表面质量的前提下通过模型优化来减少打印材料消耗,对于降低打印成本至关重要.针对这一问题,借鉴传统渐进结构优化方法,结合Von Mises应力计算,给... 与传统制造所生产的产品相比,3D打印产品的成本仍相对较高.因此,如何能在不牺牲打印物体表面质量的前提下通过模型优化来减少打印材料消耗,对于降低打印成本至关重要.针对这一问题,借鉴传统渐进结构优化方法,结合Von Mises应力计算,给出一种面向3D打印体积极小的拓扑优化算法.该算法通过模型力学计算所得的最大Von Mises应力与材料允许应力之比来引导模型体积减小进化,直至最大Von Mises应力达到允许应力值为止.同时,引入多分辨率技术,由粗网格再到细网格进行优化计算,有效地提高了计算效率.与现有其他给定结构模式的方法相比,该优化结果能更好地体现模型荷载受力的传递路径. 展开更多
关键词 3D打印 拓扑优化 渐进结构优化 多分辨率
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结构动力学设计优化方法的新进展 被引量:46
8
作者 顾松年 徐斌 +1 位作者 荣见华 姜节胜 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期156-162,共7页
阐述结构动力学优化设计的研究背景和意义。根据实践,扼要介绍近十年作者在结构动力学设计研究方面取得的若干新近展,内容包括,随机激励下以均方响应为约束的设计方法、结构动力学形状优化、结构动力学拓扑优化、动力学设计约束的性质... 阐述结构动力学优化设计的研究背景和意义。根据实践,扼要介绍近十年作者在结构动力学设计研究方面取得的若干新近展,内容包括,随机激励下以均方响应为约束的设计方法、结构动力学形状优化、结构动力学拓扑优化、动力学设计约束的性质和解的存在性以及结构控制一体化优化设计,并对进一步的研究工作做简要展望。 展开更多
关键词 动力学设计 约束 均方响应 形状优化 进化结构优化(ESO) 拓扑优化 优化解的存在性 结构/控制一体化
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一种基于应力的双方向结构拓扑优化算法 被引量:21
9
作者 荣见华 姜节胜 +1 位作者 徐飞鸿 徐斌 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期322-329,共8页
基于传统的渐进结构优化方法,提出了一种基于应力的双方向渐进拓扑优化算法。该方法是对传统方法和目前的双方向法的改进和完善。算例表明该方法能避免目前的双方向法具有的解的振荡问题,具有更高的可靠性,能获得更佳的拓扑结构。
关键词 结构优化 拓扑优化 进化优化 有限元分析 优化算法
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三维结构的频率拓扑优化设计 被引量:14
10
作者 杨振兴 荣见华 傅建林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期44-47,共4页
根据工程实际要求,利用频率灵敏度公式,提出了结构特性参数计算模型与三维结构优化模型的处理方案,研究了三维结构的频率拓扑优化设计方法和算法。提供的算例表明了本方法的实用性和有效性。
关键词 三维结构 渐进结构优化 频率优化
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基于ANSYS平台的连续体渐进结构优化设计及其应用 被引量:9
11
作者 许强 李湘沅 +1 位作者 陈庆 孙飞飞 《建筑科学与工程学报》 CAS 2008年第1期23-31,共9页
基于ANSYS分析软件平台,在传统的渐进结构优化(ESO)思想的基础上,依据对结构位移灵敏度的分析,较严格地导出了结构的应力灵敏度;并根据荷载的最优传递路线概念提出了一种具有应力约束连续体结构拓扑优化的单元删除策略,从而使得在结构... 基于ANSYS分析软件平台,在传统的渐进结构优化(ESO)思想的基础上,依据对结构位移灵敏度的分析,较严格地导出了结构的应力灵敏度;并根据荷载的最优传递路线概念提出了一种具有应力约束连续体结构拓扑优化的单元删除策略,从而使得在结构拓扑优化的迭代过程中,最大应力的变化尽可能小,且最优结构所对应的最大应力能控制在容许应力范围之内。若干工程算例的优化结果表明,该方法在结构优化目标质量最轻的前提下计算效率相对较高,且优化结果与工程实际要求较吻合,同时也从数值上验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 连续体结构 渐进结构优化 拓扑优化 应力灵敏度
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窄带随机激励下的结构动力学拓扑优化设计 被引量:9
12
作者 杨振兴 荣见华 傅建林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期85-87,94,共4页
基于模态截断法和一些近似处理,导出了一套窄带随机均方动响应及其灵敏度公式,再根据工程实际要求,研究了静载荷和窄带随机载荷作用下结构的动力学拓扑优化设计方法和算法,提供的算例显示了本方法的合理性和有效性。
关键词 结构优化 渐进结构优化 动力学 窄带随机
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以频率为目标的加筋平板结构优化设计研究 被引量:8
13
作者 米大海 杨睿 +2 位作者 周亮 刘玚 郭东明 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期179-182,共4页
以加筋平板结构的多阶模态频率达到指定值为优化目标,探讨结构的优化设计方法。提出一种双向渐进结构拓扑优化法结合尺寸优化方法的结构频率优化设计的改进方法。该方法采用具有规则格栅骨架的加筋平板结构优化模型,以骨架中的梁为结构... 以加筋平板结构的多阶模态频率达到指定值为优化目标,探讨结构的优化设计方法。提出一种双向渐进结构拓扑优化法结合尺寸优化方法的结构频率优化设计的改进方法。该方法采用具有规则格栅骨架的加筋平板结构优化模型,以骨架中的梁为结构修改基本单位,以梁敏度计算为基础。实现以频率为目标函数、以体积为约束,并结合敏度再分配策略的结构优化设计。最后,运用尺寸优化方法对优化结果进行后续详细设计。经加筋平板结构频率优化设计算例证明,该方法能满足结构的多阶模态频率优化要求;同时优化结果不存在一般拓扑优化的不规则结构问题,抑制局部模态的产生,对飞机风洞颤振实验模型的设计具有借鉴意义。 展开更多
关键词 加筋平板 结构设计 频率优化 双向渐进结构优化
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一种变位移约束限的结构拓扑优化方法 被引量:9
14
作者 荣见华 邢晓娟 邓果 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期431-439,共9页
针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了... 针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略.为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法.结合对偶求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法.给出的算例表明该方法没有目标函数的振荡现象,且验证了该方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 拓扑优化 位移约束 连续体结构 ICM方法 渐进结构优化
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基于变形均匀的叶片锻造预成形拓扑优化设计 被引量:5
15
作者 邵勇 陆彬 +1 位作者 任发才 陈军 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期399-404,411,共7页
为了优化预成形设计,提出了针对提高锻件变形均匀性的预成形拓扑优化算法及相关单元增删准则,并开发了优化程序,对叶片锻件翼型截面的预成形结构进行了优化设计.与静水压力的单元增删准则优化的预成形进行比较,结果表明,新模型在模腔充... 为了优化预成形设计,提出了针对提高锻件变形均匀性的预成形拓扑优化算法及相关单元增删准则,并开发了优化程序,对叶片锻件翼型截面的预成形结构进行了优化设计.与静水压力的单元增删准则优化的预成形进行比较,结果表明,新模型在模腔充满的基础上可有效改善锻件的成形均匀性.另外,相对简单的外形轮廓也便于预成形的完成,总体优化设计效果比较理想. 展开更多
关键词 叶片 预成形设计 渐进结构优化 拓扑优化
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渐进密度AESO方法及其在热传导结构拓扑优化中的应用 被引量:11
16
作者 刘书田 贺丹 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期151-156,共6页
研究用于结构拓扑优化的基于材料添加策略的进化算法(AESO方法)。基于进化算法的思想,利用单元材料相对密度的变化描述材料的添加(从0到1)或删除(从1到0)。当某些单元满足进化准则时,单元的相对密度进行0-1变化。研究发现,基于一步变化... 研究用于结构拓扑优化的基于材料添加策略的进化算法(AESO方法)。基于进化算法的思想,利用单元材料相对密度的变化描述材料的添加(从0到1)或删除(从1到0)。当某些单元满足进化准则时,单元的相对密度进行0-1变化。研究发现,基于一步变化策略的AESO方法往往不能获得正确的拓扑形式,其原因可能是,进化后的响应量是基于密度为0或很小时的敏度经线性近似获得的,与实际相差很大。这种敏度的计算误差问题在ESO、BESO等硬杀算法中都存在。本文提出将进化过程分成多步,以软杀的思想进行硬杀优化,即使材料密度逐渐由0变化到1,实现材料的逐步添加。基于该策略,提出了渐进密度AESO方法,并比较分析了这种逐步添加的做法对结果的影响。算例验证了该方法的正确性和有效性。渐进密度AESO方法为双向进化算法(BESO)提供了有效的进化(材料添加)策略。 展开更多
关键词 拓扑优化 进化算法 敏度分析 热传导 渐进密度添加进化算法
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加窗渐进结构优化算法 被引量:9
17
作者 王磊佳 张鹄志 祝明桥 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1037-1044,共8页
渐进结构优化算法通常用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构的设计。但其删除准则的缺陷易引起计算效率低等一系列问题。本文对删除准则进行了改进,提出了加窗渐进结构优化算法。该算法引入结构整体平均应变能密度作为单元删除准则,同... 渐进结构优化算法通常用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构的设计。但其删除准则的缺陷易引起计算效率低等一系列问题。本文对删除准则进行了改进,提出了加窗渐进结构优化算法。该算法引入结构整体平均应变能密度作为单元删除准则,同时将单元删除率设定为窗口可调的自适应状态。该算法一定程度上解决了传统渐进结构优化算法中计算效率较低和优化过程易发生畸变的问题,且推广至高阶有限元单元应用后扩大了其应用范围。通过与Michell理论解对比,其构造的拓扑的可靠性也得到了证明。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 渐进结构优化算法 计算效率 加窗
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带有预应力的连续体组合结构拓扑优化 被引量:6
18
作者 傅建林 荣见华 杨振兴 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期231-236,i008,共7页
考虑梁结构的预应力,导出了结构的应力及其灵敏度公式。同时,结合结构单元应力水平和相对差商,对于带有尺寸和拓扑变量的连续体组合结构优化问题,建立了一套优化准则,在双方向渐进结构优化方法思想的基础上,形成了一种新的拓扑优化算法... 考虑梁结构的预应力,导出了结构的应力及其灵敏度公式。同时,结合结构单元应力水平和相对差商,对于带有尺寸和拓扑变量的连续体组合结构优化问题,建立了一套优化准则,在双方向渐进结构优化方法思想的基础上,形成了一种新的拓扑优化算法。最后,算例表明了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 预应力 组合结构 渐进结构优化 拓扑优化
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磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的拓扑优化设计 被引量:10
19
作者 刘丰睿 赵丽滨 +1 位作者 韩邦成 房建成 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期455-458,499,共5页
建立磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的有限元分析模型,对控制力矩陀螺框架结构进行模态分析,阐述了框架结构优化设计的基本思路.结合双向渐进优化算法拓扑优化理论,基于通用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言和二次开发语言,开发了连续... 建立磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的有限元分析模型,对控制力矩陀螺框架结构进行模态分析,阐述了框架结构优化设计的基本思路.结合双向渐进优化算法拓扑优化理论,基于通用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言和二次开发语言,开发了连续体拓扑优化模块.以框架结构的最低阶频率值为约束条件,以框架结构质量最小为优化目标,引入名义应力的概念,建立框架结构固有振型与名义应力的关系,实现了磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的动态拓扑优化,扩展了双向渐进优化算法的应用范围.优化后的结构构型具有更为合理的质量和刚度布局,频率提高11.49%,质量减少5.65%. 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 拓扑优化 双方向进化优化
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利用双向渐进结构优化法对结构固有振型的优化 被引量:7
20
作者 宿新东 管迪华 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期542-546,共5页
利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低... 利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低效或无效的材料 ,同时增加对结构目标性能高效的材料 ,从而使材料布局趋于优化。文中分别采用近似重分析思路的方法和基于变分法推导的公式计算单元特征向量灵敏度 ,并简单阐述BESO法对结构固有振型 (特征向量 )进行拓扑优化的一般过程。数值算例表明 ,用该方法对结构固有振型的优化是行之有效的 。 展开更多
关键词 振型优化 拓扑优化 渐进结构优化 双向渐进结构优化 结构动态特性优化设计
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