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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
1
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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基于改进双向渐进结构优化法的钢节点拓扑优化研究
2
作者 汤朋山 杜文风 +2 位作者 李少龙 顾金超 高博青 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期991-997,共7页
为提升双向渐进结构优化法(BESO)优化钢结构节点时的计算效率,充分解决优化过程中存在的棋盘格和网格依赖现象,提出了一种改进双向渐进结构优化法SJ-BESO。该方法引入灵敏度滤波半径,对过滤半径范围内各个单元的灵敏度值进行加权处理,... 为提升双向渐进结构优化法(BESO)优化钢结构节点时的计算效率,充分解决优化过程中存在的棋盘格和网格依赖现象,提出了一种改进双向渐进结构优化法SJ-BESO。该方法引入灵敏度滤波半径,对过滤半径范围内各个单元的灵敏度值进行加权处理,并通过设置灵敏度阈值段确定元素的保留、删除或添加,同时引入收敛参数确保结构计算趋优的稳定性。通过钢牛腿节点算例将SJ-BESO与BESO进行对比分析,发现SJ-BESO有效提升了计算迭代效率并克服了棋盘格和网格依赖现象。再通过分叉节点算例将SJ-BESO与变密度法(SIMP)比较,表明SJ-BESO的优化方案材料利用效率更高。SJ-BESO适用于钢节点的拓扑优化,具有良好的计算效率和优化效果。 展开更多
关键词 双向渐进结构优化法 钢节点 灵敏度滤波 有限元分析 增材制造
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基于改进的双向渐进结构优化法的应力约束拓扑优化 被引量：33
3
作者 王选 刘宏亮 +2 位作者 龙凯 杨迪雄 胡平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期385-394,共10页
工程结构设计时经常需要限制最大名义应力,以避免发生断裂或疲劳破坏,一个有效的策略是采用拓扑优化方法.常规的双向渐进结构优化法(bi-evolutionary structural optimization,BESO)不能有效求解应力约束拓扑优化问题,为此本文提出一种... 工程结构设计时经常需要限制最大名义应力,以避免发生断裂或疲劳破坏,一个有效的策略是采用拓扑优化方法.常规的双向渐进结构优化法(bi-evolutionary structural optimization,BESO)不能有效求解应力约束拓扑优化问题,为此本文提出一种改进的双向渐进结构优化方法,处理体积和应力约束下的最小柔顺性问题.引入基于K-S函数的全局应力度量,以减小大量局部应力约束引起的计算代价.采用拉格朗日乘子法将应力约束函数引入到目标函数,然后由二分法确定合适的拉格朗日乘子的值使得应力约束得到满足.而且,详细推导了基于BESO方法的应力约束拓扑优化模型及其灵敏度列式,最后通过三个典型拓扑优化算例验证改进方法的有效性.为展示考虑应力约束的优点,将应力约束设计与传统的基于刚度的设计进行了比较.结果表明,改进的BESO方法优化迭代过程稳健,获得了边界灰度单元很少的清晰的拓扑构型,并实现了有效降低应力集中效应的设计. 展开更多
关键词 结构拓扑优化 应力约束 双向渐进结构优化法 拉格朗日乘子法 二分法
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基于双向渐进结构优化法的装载机动臂拓扑优化 被引量：24
4
作者 范文杰 徐进永 张子达 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期24-27,共4页
利用双向渐进结构优化法研究了装载机动臂结构的拓扑优化问题。利用有限元软件ANSYS的APDL语言进行二次开发,实现了多工况下基于应力水平的双向渐进结构优化法(BESO)。对装载机工作装置的动臂进行多工况下的结构双向渐进拓扑优化,得到... 利用双向渐进结构优化法研究了装载机动臂结构的拓扑优化问题。利用有限元软件ANSYS的APDL语言进行二次开发,实现了多工况下基于应力水平的双向渐进结构优化法(BESO)。对装载机工作装置的动臂进行多工况下的结构双向渐进拓扑优化,得到了动臂的最佳拓扑结构。结果表明了该方法的实用性和有效性,且比ESO方法具有更高的效率。 展开更多
关键词 装载机 动臂 拓扑优化 双向渐进结构优化法
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基于双向渐进结构优化法的油茶籽脱壳机辊筒的拓扑优化设计 被引量：1
5
作者 李明真 薛强 李洋 《中国油脂》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期147-152,160,共7页
辊筒是油茶籽脱壳机中的关键部件,辊筒的设计水平对脱壳机脱壳的质量与产量起到关键作用。对于目前存在的辊筒质量偏重、转动惯量过大的设计问题,应用双向渐进结构优化法(BESO)设计辊筒的新结构。对油茶籽脱壳机的辊筒建立了结构拓扑优... 辊筒是油茶籽脱壳机中的关键部件,辊筒的设计水平对脱壳机脱壳的质量与产量起到关键作用。对于目前存在的辊筒质量偏重、转动惯量过大的设计问题,应用双向渐进结构优化法(BESO)设计辊筒的新结构。对油茶籽脱壳机的辊筒建立了结构拓扑优化的数学模型,使用Abaqus进行了仿真实验,编写Python优化程序对模型进行了结构优化。根据优化结果结合仿真实验设计出了新辊筒。在同样载荷约束下,通过对比优化前后两种辊筒的应力与位移,新辊筒的应力分布更加均匀,新辊筒在强度、刚度允许的前提下,其体积、质量比原辊筒减少了37. 2%,降低了辊筒的材料成本;转动惯量减小31. 8%,使其启动和制动时间更短,同时可以选择功率更小的电机,有效减少了整机耗电量。该方法为后续辊筒的设计提供了新的思路。 展开更多
关键词 双向渐进结构优化法 油茶籽脱壳机 有限元模型
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基于人工制造约束的三维拓扑优化设计方法 被引量：4
6
作者 邱亚玲 伊海洋 +1 位作者 王维 伍建川 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第1期59-61,65,共4页
为了更好地解决三维拓扑优化工程实用化的问题,提出了基于人工制造约束的拓扑优化设计方法。该方法在拓扑优化过程中实时地监控拓扑优化结果,并借助设计人员的工程经验,实时地加入符合制造工艺成型的约束条件辅助计算进行机拓扑优化设... 为了更好地解决三维拓扑优化工程实用化的问题,提出了基于人工制造约束的拓扑优化设计方法。该方法在拓扑优化过程中实时地监控拓扑优化结果,并借助设计人员的工程经验,实时地加入符合制造工艺成型的约束条件辅助计算进行机拓扑优化设计。钢结构拱桥算例中以有限元软件ANSYS为平台进行二次开发、以双向渐进结构优化法为核心算法通过人为干预实现了在拓扑优化过程中钢结构拱桥斜支撑向竖直支撑的转变。通过对比发现该方法的优化结果与实际拱桥模型结构相似,表明了该方法是有效的和可行的。 展开更多
关键词 拓扑优化 双向渐进结构优化法 制造约束 人为干预
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基于增材制造各向异性的强度约束拓扑优化 被引量：1
7
作者 何智成 杨丁丁 +2 位作者 姜潮 伍毅 江和昕 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期2372-2380,2393,共10页
增材制造工艺的特殊性导致制造结构展现出各方向不同的力学性能,为满足其所带来的更加严苛的结构强度设计需求,提出了一种基于双向渐进结构优化法的各向异性强度约束拓扑优化策略。推导了描述增材结构强度的各向异性Tsai-Hill失效系数,... 增材制造工艺的特殊性导致制造结构展现出各方向不同的力学性能,为满足其所带来的更加严苛的结构强度设计需求,提出了一种基于双向渐进结构优化法的各向异性强度约束拓扑优化策略。推导了描述增材结构强度的各向异性Tsai-Hill失效系数,通过权重因子构建了包含失效系数约束的目标函数。详细求解了优化灵敏度公式,并采用敏度归一化等数值方法稳定优化历程。典型算例表明,所提方法可有效抑制高失效风险区域以保证结构强度,且在材料各向异性强度假设下可获得更优于von-Mesis应力相关设计的结果。此外,优化结果高度依赖于各向异性程度与材料堆叠角度参数的变化,因此合理的调整将有助于优化结构性能。 展开更多
关键词 增材制造 拓扑优化 各向异性强度 双向渐进结构优化法 Tsai-Hill失效系数
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基于单元应力选择的BESO算法及其应用研究 被引量：2
8
作者 冯鹏升 薄瑞峰 +1 位作者 鲁岩 沈兴全 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第2期23-27,共5页
针对变密度法和渐进结构优化法的缺点,提出了一种基于单元应力选择的双向渐进结构优化法。利用APDL语言对ANSYS单元的删除和添加功能进行二次开发,通过删除和添加单元,得到满足目标体积的拓扑结构,在此基础上,按照应变能水平高低,在保... 针对变密度法和渐进结构优化法的缺点,提出了一种基于单元应力选择的双向渐进结构优化法。利用APDL语言对ANSYS单元的删除和添加功能进行二次开发,通过删除和添加单元,得到满足目标体积的拓扑结构,在此基础上,按照应变能水平高低,在保证体积不变的前提下,进一步恢复和删除单元,得到最优的拓扑结构。该方法综合考虑了结构体积的变化和单元的应力水平,避免了经验计算和振荡现象,有效提高了优化质量和计算效率。文中给出了算法的基本原理和步骤,并以TBT-ML500深孔钻床刀杆箱为研究对象,对其进行了拓扑优化和重构设计。结果表明,优化后刀杆箱的应力和变形量均降低,同时整体质量减少了9.26%,实现了刀杆箱的刚度最大化,同时也验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 刀杆箱 双向渐进结构优化法 拓扑优化 深孔钻床
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基于加权几何平均迭代的改进BESO法 被引量：3
9
作者 余威 韩艳彬 +1 位作者 种永刚 鲁世红 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期416-421,共6页
为了解决传统双向渐进结构优化法中存在迭代历程易出现局部振荡现象、算法效率低的问题,提出了一种基于加权几何平均迭代的改进双向渐进结构优化法。通过研究当前迭代步灵敏度权重因子和历史迭代步敏度权重因子对结构优化过程的影响程度... 为了解决传统双向渐进结构优化法中存在迭代历程易出现局部振荡现象、算法效率低的问题,提出了一种基于加权几何平均迭代的改进双向渐进结构优化法。通过研究当前迭代步灵敏度权重因子和历史迭代步敏度权重因子对结构优化过程的影响程度,与当前迭代步敏度权重因子对应的迭代历程变化趋势,实现了最优当前迭代步敏度权重因子的优化选择。3个经典算例验证了较原生过滤法与基于算术平均的过滤法两种处理方法,本文方法在保持了同等刚度的同时,减轻了迭代历程的震荡程度,显著提高了迭代的稳定性,减少了迭代次数,效率提高了10%~37.5%,说明该方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 双向渐进结构优化法 均化处理 加权几何平均 权重因子
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