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多功能结构拓扑形态优化数值方法 被引量:4
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作者 姜宝石 崔昌禹 崔国勇 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期819-824,830,共7页
对建筑结构设计的多功能要求,以平面问题为研究对象,对改进进化论方法进行了功能上的改进,增强了方法对复杂空间条件的适应性,提高了计算效率和所生成结构体的质量。针对建筑对空间的限制,将方法的允许空间拓展为自由边界允许空间,并引... 对建筑结构设计的多功能要求,以平面问题为研究对象,对改进进化论方法进行了功能上的改进,增强了方法对复杂空间条件的适应性,提高了计算效率和所生成结构体的质量。针对建筑对空间的限制,将方法的允许空间拓展为自由边界允许空间,并引进临时允许空间的概念;针对结构功能需求,研究了能够适应支座改变、荷载组合等多工况情况的合理结构形态创构方法;考虑到材料的受力特性,研究了相应(如指定构件纯受压或纯受拉)的结构拓扑形态优化方法。文中还通过算例分析了方法的特点,探讨了方法所得到结构形态的一些力学特性。该方法所得结构为以均匀拉压应力形式来抵抗荷载,其形式可为结构概念设计提供参考。 展开更多
关键词 结构形态创构 形状优化 拓扑优化 改进进化论方法
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考虑位移补偿的结构几何稳定性拓扑优化 被引量:3
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作者 苏文政 张永存 刘书田 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期214-222,共9页
大量工程问题要求结构的局部区域在不同承载工况下保持位移响应的几何稳定性.在结构的特定区域引入可以随承载工况调节的补偿位移是实现这一目标的有效手段.在线弹性小变形范围内,通过最小的变形控制成本,研究了多工况下使结构特定位置... 大量工程问题要求结构的局部区域在不同承载工况下保持位移响应的几何稳定性.在结构的特定区域引入可以随承载工况调节的补偿位移是实现这一目标的有效手段.在线弹性小变形范围内,通过最小的变形控制成本,研究了多工况下使结构特定位置的位移响应保持几何稳定性的拓扑优化问题.设计目标为在保持结构位移响应几何稳定性的同时实现结构的最大刚度;优化模型包含两类设计变量:结构拓扑变量及补偿位移变量,两类变量采用分层寻优技术进行耦合.采用伴随法分别推导了目标函数对两类设计变量的敏度求解格式.结果表明,该优化模型能够在兼顾成本的同时较好地实现结构的变形控制目标. 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 位移补偿 变形控制 敏度分析
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负泊松比负热膨胀超材料微结构拓扑优化设计 被引量:4
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作者 王昱 吕恩利 +2 位作者 王亚娟 王飞仁 林小娟 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第6期551-556,共6页
提出一种拓扑优化设计方法,用于设计同时具有负泊松比和负热膨胀系数的超材料.超材料是人工设计的复合材料,由微米或纳米结构的周期性阵列组成,并具有天然材料难以具备的超常物理性质.基于拓扑优化理论,建立了一个表示多材料微观结构的... 提出一种拓扑优化设计方法,用于设计同时具有负泊松比和负热膨胀系数的超材料.超材料是人工设计的复合材料,由微米或纳米结构的周期性阵列组成,并具有天然材料难以具备的超常物理性质.基于拓扑优化理论,建立了一个表示多材料微观结构的多相边界的水平集模型,并采用数值均匀化方法来计算微观结构的等效性能,然后通过参数化水平集优化方法实现边界形状的演变和拓扑结构的设计.通过两个数值算例,给出超材料微结构材料分布的优化结果,证明了设计方法的可行性,为实现具备特殊性能的人工材料设计提供了一套系统的设计方法. 展开更多
关键词 超材料 拓扑优化 水平集方法 负泊松比 负热膨胀
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非平稳随机地震响应约束下的桁架结构形状与拓扑优化 被引量:4
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作者 李雪平 李栋泓 +1 位作者 魏鹏 苏成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期138-145,共8页
基于时域显式方法,针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度,并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数,以水平向及竖向地震作用下位移方差... 基于时域显式方法,针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度,并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数,以水平向及竖向地震作用下位移方差为约束条件的优化模型。通过数值算例说明桁架在非平稳随机地震作用下进行动力优化的可行性以及该方法的有效性。 展开更多
关键词 桁架 非平稳 拓扑优化 时域显式法
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基于拓扑与形状优化的超薄圆锯片曲线缝结构设计 被引量:2
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作者 贾娜 陈肖男 +3 位作者 郭磊 岳德国 花军 刘伟 《木材科学与技术》 北大核心 2023年第1期91-98,共8页
为实现超薄型圆锯片曲线缝的结构设计,基于变密度法拓扑优化和模式搜索算法的形状优化相结合的方法,对圆锯片的曲线缝结构进行优化设计。通过基于变密度法的拓扑优化,确定曲线缝开设位置;以圆锯片整体振幅作为评价标准,以拓扑优化后得... 为实现超薄型圆锯片曲线缝的结构设计,基于变密度法拓扑优化和模式搜索算法的形状优化相结合的方法,对圆锯片的曲线缝结构进行优化设计。通过基于变密度法的拓扑优化,确定曲线缝开设位置;以圆锯片整体振幅作为评价标准,以拓扑优化后得出的设计域作为边界条件,通过模式搜索算法对圆锯片曲线缝结构形状进行优化,得出给定约束和载荷条件下的最优解。在试验过程中进一步证明了曲线缝形状对锯片轴向振动影响的重要性。 展开更多
关键词 超薄圆锯片 曲线缝 基于变密度法拓扑优化 基于模式搜索算法形状优化 结构设计
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基于隐含边界描述的连续体拓扑优化
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作者 熊振华 庄春刚 丁汉 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期573-577,共5页
基于隐含边界描述的水平集方程推动几何边界,结合形状导数、拓扑导数等工具,实现了柔性目标函数的连续体结构拓扑优化设计.进一步通过引入Von Mises应力作为产生新拓扑结构的策略,给出了单独使用Von Mises应力开孔的算例.算例结果表明,... 基于隐含边界描述的水平集方程推动几何边界,结合形状导数、拓扑导数等工具,实现了柔性目标函数的连续体结构拓扑优化设计.进一步通过引入Von Mises应力作为产生新拓扑结构的策略,给出了单独使用Von Mises应力开孔的算例.算例结果表明,基于隐含边界描述的连续体拓扑优化设计方法,它具有独特的处理拓扑变化能力及消除拓扑优化结果对网格和初始拓扑结构猜测的依赖性.这一类方法具有优秀的高维设计拓展能力,在工程实际和多材料设计等方面具有很好的应用前景. 展开更多
关键词 隐含边界描述 水平集方法 拓扑优化 形状导数 拓扑导数
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基于拓扑与形状优化的小型化金属天线设计方法 被引量:7
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作者 刘川 王奇 +1 位作者 高仁璟 刘书田 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期713-720,共8页
天线小型化设计需要基于先进的设计方法,基于拓扑优化的设计往往存在灰度单元,因此设计结果无法直接应用,需要进一步规整设计。而对于电磁金属结构,粗糙的规整方法会引起结构性能的很大变化以致偏离最优结果。提出一种拓扑优化和形状优... 天线小型化设计需要基于先进的设计方法,基于拓扑优化的设计往往存在灰度单元,因此设计结果无法直接应用,需要进一步规整设计。而对于电磁金属结构,粗糙的规整方法会引起结构性能的很大变化以致偏离最优结果。提出一种拓扑优化和形状优化相结合的方法,用于金属天线结构的小型化设计。该方法通过拓扑优化获得金属天线结构的概念构型,进而利用形状优化对概念构型进行边界规整和精细化设计。形状优化方法采用多控制点贝塞尔曲线描述拓扑概念构型,通过贝塞尔曲线控制点的移动实现天线构型的调控。给出了贝塞尔曲线控制点的设置原则,基于拓扑优化得到场量分布结果,利用较少的贝塞尔曲线控制点实现天线拓扑构型结构特征的有效调控。该方法可以获得无灰度单元残留的拓扑结果,同时可有效避免密度阈值规整方法中天线性能改变的问题,并且获得的拓扑构型边界光滑。数值算例表明拓扑优化和形状优化相结合方法的有效性。此外,该方法可拓展到其他类型电磁器件的优化设计中。 展开更多
关键词 金属天线 小型化设计 拓扑优化 形状优化 矩量法
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轮盘概念设计中拓扑和形状同时优化方法 被引量:2
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作者 范俊 尹泽勇 +2 位作者 王建军 米栋 闫成 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期456-465,共10页
为了减小人为选择参数对优化结果的影响,针对航空发动机轮盘概念设计阶段的结构优化问题,提出了拓扑和形状同时优化(STSO)法.该方法是在变密度(SIMP)法的基础上,通过分析优化目标和约束的灵敏度,用序列二次规划优化(SQP)法进行求解.接着... 为了减小人为选择参数对优化结果的影响,针对航空发动机轮盘概念设计阶段的结构优化问题,提出了拓扑和形状同时优化(STSO)法.该方法是在变密度(SIMP)法的基础上,通过分析优化目标和约束的灵敏度,用序列二次规划优化(SQP)法进行求解.接着,以板壳结构为例,对比分析了STSO法和分步优化法的结果,说明了拓扑和形状同时优化方法的优点.最后,将同时优化方法应用于轮盘结构概念设计,对比分析了使用拓扑和形状同时优化方法与单独拓扑优化方法进行轮盘结构优化的结果,探讨了不同振型对应的频率约束对优化结果的影响.结果表明,不同振型对应的频率约束下优化结果的结构形式呈现多样性;相较于单独拓扑优化方法,STSO法收敛速度较快、结果也更精确;但是由于形状优化变量取值范围选取不当,有可能会出现网格畸变过大,而导致STSO法所得的结果无效. 展开更多
关键词 航空发动机 轮盘 拓扑和形状同时优化法 变密度法 频率约束
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