弧形边界在伴随变量法下的电磁灵敏度分析 被引量：1

1

作者 张玉贤 朱海鸽 +2 位作者 冯晓丽 杨利霞 黄志祥 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4513-4521,共9页

电磁灵敏度分析是评估设计参数变化对电磁性能影响的一种方法,它通过计算灵敏度信息指导结构模型分析,以满足设计规范。商业软件在进行电磁结构优化设计时,常通过调整几何结构并使用传统算法,但这种方法计算耗时且资源占用大。为了提高... 电磁灵敏度分析是评估设计参数变化对电磁性能影响的一种方法,它通过计算灵敏度信息指导结构模型分析,以满足设计规范。商业软件在进行电磁结构优化设计时,常通过调整几何结构并使用传统算法,但这种方法计算耗时且资源占用大。为了提高模型设计的效率,该文提出一种稳定高效的处理方案,即伴随变量法(AVM),利用仅有2次算法模拟条件下,实现在参数变换上进行1~2阶灵敏度估计。当前AVM的绝大多数应用局限在矩形边界参数的灵敏度分析,该文首次开拓性地将AVM拓展到弧形边界参数的灵敏度分析。基于固定的本构参数、频率依赖性目标函数以及瞬态脉冲函数的3种不同情形设计的条件,实现了对弧形结构的电磁灵敏度的高效分析。与有限差分方法(FDM)相比,该方法在计算效率上得到了显著的提高。该方法有效实施显著拓宽了AVM在弧形边界上的应用范围,可应用于等离子体模型的电磁结构、复杂天线模型的边缘结构等优化问题上。当计算资源较少的情况下,可满足电磁结构优化的可靠性和稳定性。 展开更多

关键词 电磁灵敏度分析 有限差分法 伴随变量法

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基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析 被引量：2

2

作者 陈剑 陈立涛 张炳荣 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期789-794,共6页

针对实际中存在的设计变量多于目标函数的情况,提出了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法,并建立了其理论模型,推导了其计算公式。该方法能够避免声学灵敏度分析的直接求导法中边界条件的重复计算,减少了计算量,数值... 针对实际中存在的设计变量多于目标函数的情况,提出了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法,并建立了其理论模型,推导了其计算公式。该方法能够避免声学灵敏度分析的直接求导法中边界条件的重复计算,减少了计算量,数值仿真的结果证明了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法的正确性。以箱体为对象,以其上盖板厚度为设计变量进行了实验研究,场点声压灵敏度实验值与计算值的对比证明了该方法的正确性。 展开更多

关键词 分布源边界点法 直接求导法 伴随变量法 声学灵敏度

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用伴随变量法对翼周升力的敏感度分析

3

作者 张智鹏（译） 傅文昌（校） 《国外舰船工程》 2005年第8期13-17,共5页

随着计算机技术的发展，以CFD计算为基础的水动力船型优化技术被广泛应用。船体船型的优化以CFD测算为基础，由大量工作人员共同完成。然而，这种优化技术尚未广泛应用于实际的船舶设计阶段之中。其主要原因是，该项技术需要经过长时间... 随着计算机技术的发展，以CFD计算为基础的水动力船型优化技术被广泛应用。船体船型的优化以CFD测算为基础，由大量工作人员共同完成。然而，这种优化技术尚未广泛应用于实际的船舶设计阶段之中。其主要原因是，该项技术需要经过长时间实践的检验。这种建立在梯度法基础之上的优化算法，将主要用于需要花费大量时间的水动力优化时对敏感度分析。运用有限微分法进行敏感度分析既简单而又精确，但需要花费很多时间。伴随变量法复杂但却是行之有效地进行敏感度分析的方法，本文将介绍运用伴随变量法对作用于二维翼的升力系数的敏感度进行分析的情况，推荐高效率的计算方法将敏感度系数的方法与有限微分法进行比较，评估该方法的可用性。 展开更多

关键词 水动力 线型优化 CFD敏感度分析 伴随变量法

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基于自适应交叉近似边界元法的快速声学灵敏度分析 被引量：5

4

作者 郑昌军 陈磊磊 陈海波 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期413-418,424,共7页

基于自适应交叉近似边界元法构造一组快速声学灵敏度分析方法,其中,声学灵敏度分析分别采用直接微分法和伴随变量法;而自适应交叉近似算法被用以克服常规边界元法的高计算量和高存储量的固有缺点。自适应交叉近似算法在迭代求解之前对... 基于自适应交叉近似边界元法构造一组快速声学灵敏度分析方法,其中,声学灵敏度分析分别采用直接微分法和伴随变量法;而自适应交叉近似算法被用以克服常规边界元法的高计算量和高存储量的固有缺点。自适应交叉近似算法在迭代求解之前对边界元系数矩阵进行压缩存储,可以在降低存储量的同时提高求解效率。在声学灵敏度分析中,通过直接使用求解未知边界状态值时保存的压缩系数矩阵,可以进一步提高求解效率。数值算例验证了所构造的方法的计算精度和求解效率,以及在大规模声场问题的最优化分析中的应用潜力。 展开更多

关键词 边界元法 自适应交叉近似 声学灵敏度 直接微分法 伴随变量法

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基于绝对节点坐标法的柔性多体系统灵敏度分析 被引量：2

5

作者 王铁成 陈国平 孙东阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期89-92,103,共5页

针对多个设计变量情况下的柔性多体系统灵敏度分析,采用伴随变量法对基于绝对节点坐标法建立的柔性多体系统进行了研究。为了验证的该方法的计算效率,分别采用直接微分法和伴随变量法对受重力作用的柔性单摆进行了研究,结果表明:这两种... 针对多个设计变量情况下的柔性多体系统灵敏度分析,采用伴随变量法对基于绝对节点坐标法建立的柔性多体系统进行了研究。为了验证的该方法的计算效率,分别采用直接微分法和伴随变量法对受重力作用的柔性单摆进行了研究,结果表明:这两种方法计算结果的误差很小,随着设计变量数量的增加,伴随变量法有更高的计算效率。 展开更多

关键词 多体系统 绝对节点坐标法 灵敏度 伴随变量法

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细分曲面边界元法的黏附吸声材料结构拓扑优化分析 被引量：4

6

作者 陈磊磊 卢闯 +2 位作者 徐延明 赵文畅 陈海波 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期884-893,共10页

等几何分析采用样条基函数构造几何模型和实施变量近似,实现了计算机辅助设计和辅助工程的无缝连接,并已广泛应用于弹性力学、电磁场和位势问题等领域.然而直接采用等几何方法难以构造复杂模型,限制了该方法在大规模实际工程问题上的应... 等几何分析采用样条基函数构造几何模型和实施变量近似,实现了计算机辅助设计和辅助工程的无缝连接,并已广泛应用于弹性力学、电磁场和位势问题等领域.然而直接采用等几何方法难以构造复杂模型,限制了该方法在大规模实际工程问题上的应用.细分曲面法可用于克服这一问题,该方法对传统模型的离散网格进行细分和拟合操作,构造出极限光滑曲面,连续性更高,对复杂结构的适用性更强.该方法主要有以下优点:(1)适用于任意拓扑结构;(2)数值计算稳定;(3)实施简单;(4)局部细化与连续性控制.由于该方法在复杂结构模型构造方面具有较强的灵活性和便利性,已被广泛应用于航空航天、汽车、动画、游戏制作等建模领域.将细分曲面法与边界元法相结合进行结构声学分析,几何场与物理场均采用箱样条基函数进行插值近似.以黏附吸声材料结构的声散射问题为例,建立吸声材料分布拓扑优化数学模型,并采用移动渐进线算法进行设计变量更新,最终获得最优材料分布. 展开更多

关键词 细分曲面 边界元法 伴随变量法 移动渐进线 拓扑优化

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分数阶导数系统非平稳随机振动灵敏度分析的时域显式方法 被引量：2

7

作者 冼剑华 苏成 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1058-1067,共10页

分数阶导数模型是描述黏弹性材料本构关系的理想模型。进行了分数阶导数线性系统非平稳随机振动的灵敏度分析。建立分数阶导数系统动力响应的时域显式表达式;采用灵敏度分析的直接求导法或伴随变量法,推导系统动力响应灵敏度的时域显式... 分数阶导数模型是描述黏弹性材料本构关系的理想模型。进行了分数阶导数线性系统非平稳随机振动的灵敏度分析。建立分数阶导数系统动力响应的时域显式表达式;采用灵敏度分析的直接求导法或伴随变量法,推导系统动力响应灵敏度的时域显式表达式;提出分数阶导数系统响应统计矩灵敏度高效计算的时域显式方法。所提出的基于直接求导法和伴随变量法的时域显式方法,分别适用于少设计变量和多设计变量两种情况下的响应统计矩灵敏度分析。以非平稳地震激励下设置分数阶导数黏弹性阻尼器的层剪切结构为数值算例,验证了所提方法的计算精度和计算效率。 展开更多

关键词 随机振动灵敏度 分数阶导数 时域显式方法 直接求导法 伴随变量法

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基于分段常数水平集方法的声振耦合系统拓扑优化 被引量：2

8

作者 苗晓飞 赵文畅 陈海波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期192-199,238,共9页

针对结构与无限大声场的声振耦合系统中结构的双材料拓扑优化问题进行了研究。采用有限元与边界元方法分别对结构和声场进行离散。基于分段常数水平集(piecewise constant level set,PCLS)方法,构造了结构的刚度阵、质量阵与阻尼阵。优... 针对结构与无限大声场的声振耦合系统中结构的双材料拓扑优化问题进行了研究。采用有限元与边界元方法分别对结构和声场进行离散。基于分段常数水平集(piecewise constant level set,PCLS)方法,构造了结构的刚度阵、质量阵与阻尼阵。优化目标选为最小化结构指定位置的振幅平方,采用伴随变量法进行灵敏度分析。引入二次罚函数方法来实现体积约束,基于灵敏度信息对优化参数进行重新定义,克服了参数的问题依赖性。数值结果表明优化设计可以显著降低结构的振幅,证实了优化方法的有效性。不同算例下体积约束在相同优化参数下均得到很好满足,说明了重新定义参数的优越性。 展开更多

关键词 声振耦合系统 拓扑优化 分段常数水平集(PCLS) 伴随变量法

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Catmull-Clark细分曲面边界元法的结构声学拓扑优化分析 被引量：2

9

作者 陈磊磊 王中王 +2 位作者 卢闯 高春华 刘林超 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期97-105,共9页

细分曲面克服了NURBS方法进行曲面片拼接时出现缝隙的困难,并可以构建带有任意拓扑形状的光滑结构模型。对于声学问题,频率越高,波长越短,为了满足计算精度要求,用于数值分析的离散网格就需要更密,传统算法往往需要对原始结构模型重新... 细分曲面克服了NURBS方法进行曲面片拼接时出现缝隙的困难,并可以构建带有任意拓扑形状的光滑结构模型。对于声学问题,频率越高,波长越短,为了满足计算精度要求,用于数值分析的离散网格就需要更密,传统算法往往需要对原始结构模型重新进行网格划分,耗费了大量的计算时间。细分曲面法只需对初始离散网格进行一定的细分操作,即可提供多层次多分辨率控制网格,避免了复杂耗时的前处理操作。将Catmull-Clark细分曲面与边界元法相结合,采用高阶双三次B样条基函数进行几何与物理场的插值近似,不仅提供高计算精度结果,而且自适应满足宽频段网格要求。对于黏附吸声材料结构声散射问题,引入声阻抗边界条件,建立以吸声材料单元密度为设计变量,以吸声材料的体积分数为约束的数学优化模型。采用伴随变量法计算目标函数对设计变量的敏感度,移动渐近线法对设计变量进行更新,最终获得最优吸声材料分布。若干实际问题算例验证了算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 细分曲面 边界元法 伴随变量法 拓扑优化

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黏性阻尼系统时域响应灵敏度及其一致性研究 被引量：5

10

作者 张磊 张严 丁喆 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1113-1124,I0005,共13页

时域响应灵敏度分析是时域梯度优化算法的基础.灵敏度分析通常只涉及对设计变量的微分运算,但时域响应灵敏度问题还涉及时间域的离散化.因此,微分和离散的先后顺序可能对时域响应灵敏度结果产生影响.针对黏性阻尼系统时域响应灵敏度求... 时域响应灵敏度分析是时域梯度优化算法的基础.灵敏度分析通常只涉及对设计变量的微分运算,但时域响应灵敏度问题还涉及时间域的离散化.因此,微分和离散的先后顺序可能对时域响应灵敏度结果产生影响.针对黏性阻尼系统时域响应灵敏度求解问题,基于改进精细积分方法,分别推导了先微分后离散和先离散后微分两种伴随变量方法.其中,先微分后离散法首先对由伴随变量构造的增广函数微分,再利用改进精细积分方法在各离散时间点求解时域响应灵敏度;而先离散后微分方法则首先在各离散时间点引入残值方程构造增广函数,再对各增广函数进行微分以求解时域响应灵敏度.通过数值算例验证了所提出方法的有效性和准确性,并与传统基于Newmark的方法进行比较.结果表明,积分方案、数值离散误差以及离散和微分的先后顺序共同影响灵敏度的一致性误差.综合考虑精度、效率和一致性问题,基于改进精细积分的先微分后离散伴随变量法表现更优,最适合应用于黏性阻尼系统时域梯度优化算法. 展开更多

关键词 灵敏度分析 伴随变量法 时域动力响应 一致性分析 黏性阻尼系统

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杆系结构灵敏度分析及其在设计中的应用

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作者 谷海 邢金有 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第4期426-431,共6页

研究用伴随变量法进行杆系结构的灵敏度分析．采用与有限元分析相同的离散方式，推导了伴随变量法的基本计算公式；以位移和应力为约束、截面参数为设计变量，详细分析了应用基本公式进行杆系结构灵敏度计算的各个步骤．实例分析证明了... 研究用伴随变量法进行杆系结构的灵敏度分析．采用与有限元分析相同的离散方式，推导了伴随变量法的基本计算公式；以位移和应力为约束、截面参数为设计变量，详细分析了应用基本公式进行杆系结构灵敏度计算的各个步骤．实例分析证明了伴随变量法易于操作、高效、高精度的特点和灵敏度信息对提高结构设计效率所起的重要作用． 展开更多

关键词 灵敏度 结构设计 伴随变量法 杆系结构 工程结构

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