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基于深度学习的多参数结构拓扑优化方法
1
作者
楚遵康
余海燕
+1 位作者
高泽
饶卫雄
《同济大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期20-28,共9页
基于有限元的拓扑优化方法,需要多次有限元求解与迭代,由此消耗了大量的计算资源与时间。为提高拓扑优化效率,本文以悬臂梁结构拓扑优化设计为例,引入过滤半径、体积分数、载荷作用点及加载方向4个优化参数,提出了一种基于残差连接的生...
基于有限元的拓扑优化方法,需要多次有限元求解与迭代,由此消耗了大量的计算资源与时间。为提高拓扑优化效率,本文以悬臂梁结构拓扑优化设计为例,引入过滤半径、体积分数、载荷作用点及加载方向4个优化参数,提出了一种基于残差连接的生成式卷积神经网络(CNN)模型,分析了样本数量及损失函数类型对生成式CNN模型精度的影响规律。结果表明:所建立的生成式CNN模型具有较高的精度与泛化能力,模型预测值与有限元仿真结果平均结构相似度可达0.9720,平均绝对误差为0.0143。该模型预测耗时仅为有限元法的0.0041倍,显著提升了结构拓扑优化效率。
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关键词
拓扑优化
卷积神经网络
固体
各向同性
材料
惩罚
模型
结构
相似度
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职称材料
典型船舶板架拓扑与形状优化设计
被引量：
14
2
作者
张会新
杨德庆
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2015年第6期27-33,59,共8页
以典型板架结构(船底板架和上层建筑板架)为研究对象,探讨结构拓扑与形状优化设计方法在船舶设计中的应用。对船底板架结构进行形状和尺寸优化(优化目标是指定应力约束条件下结构重量最小),优化后的结构重量减少了15.82%。为改善舱室顶...
以典型板架结构(船底板架和上层建筑板架)为研究对象,探讨结构拓扑与形状优化设计方法在船舶设计中的应用。对船底板架结构进行形状和尺寸优化(优化目标是指定应力约束条件下结构重量最小),优化后的结构重量减少了15.82%。为改善舱室顶部空间布局,提高舱室顶部板架结构的固有频率,对上层建筑板架进行拓扑优化,寻求材料最优分布,并在对其进行静力分析和模态分析的基础上,以体积百分比为约束条件,以板架固有频率为目标函数,得到拓扑优化后的结构型式,新结构型式使材料分布更加合理,有利于舱室顶部管道和电缆等的铺设。研究表明,在目前的板架结构设计中,可广泛应用结构拓扑与形状优化设计技术。
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关键词
板架
结构
结构
优化
拓扑优化
固体各向同性惩罚微结构模型
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职称材料
基于SIMP和GRSM算法的重型货车车架多目标结构优化
3
作者
张逍
刘勇
+2 位作者
蒋雪生
廖益龙
何锋
《汽车安全与节能学报》
2025年第4期620-628,共9页
为了解决重型货车车架的变形开裂问题,对车架进行高强度轻量化的多目标结构优化研究。以某11 m重型货车车架为研究对象,通过Hypermesh前处理软件建立有限元模型。利用固体各向同性惩罚微结构材料法(SIMP)对原车架进行多工况多目标拓扑优...
为了解决重型货车车架的变形开裂问题,对车架进行高强度轻量化的多目标结构优化研究。以某11 m重型货车车架为研究对象,通过Hypermesh前处理软件建立有限元模型。利用固体各向同性惩罚微结构材料法(SIMP)对原车架进行多工况多目标拓扑优化,找到车架的最佳受力结构。利用全局响应面法(GRSM)对车架进行多目标尺寸优化,以降低车架质量。在满载弯曲、满载扭转、满载转弯和满载制动工况下,对车架进行静力学分析与模态分析。结果表明:优化后的重型货车车架综合平均刚度至少提高了21.1%,低阶平均动态频率至少提高8.9%,车架质量减少3.2%;从而,实现了重型货车车架高强度轻量化。
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关键词
重型货车
车架
结构
固体
各向同性
惩罚
微结构
材料法(SIMP)
全局响应面法(GRSM)
多目标尺寸优化
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职称材料
题名
基于深度学习的多参数结构拓扑优化方法
1
作者
楚遵康
余海燕
高泽
饶卫雄
机构
同济大学汽车学院
同济大学软件学院
出处
《同济大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期20-28,共9页
基金
国家重点研发计划(2022YFE0208000)。
文摘
基于有限元的拓扑优化方法,需要多次有限元求解与迭代,由此消耗了大量的计算资源与时间。为提高拓扑优化效率,本文以悬臂梁结构拓扑优化设计为例,引入过滤半径、体积分数、载荷作用点及加载方向4个优化参数,提出了一种基于残差连接的生成式卷积神经网络(CNN)模型,分析了样本数量及损失函数类型对生成式CNN模型精度的影响规律。结果表明:所建立的生成式CNN模型具有较高的精度与泛化能力,模型预测值与有限元仿真结果平均结构相似度可达0.9720,平均绝对误差为0.0143。该模型预测耗时仅为有限元法的0.0041倍,显著提升了结构拓扑优化效率。
关键词
拓扑优化
卷积神经网络
固体
各向同性
材料
惩罚
模型
结构
相似度
Keywords
topology optimization
convolutional neural networks
solid isotropic material with penalization
structural similarity index
分类号
U463 [机械工程—车辆工程]
TP181 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
典型船舶板架拓扑与形状优化设计
被引量：
14
2
作者
张会新
杨德庆
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2015年第6期27-33,59,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51479115)
文摘
以典型板架结构(船底板架和上层建筑板架)为研究对象,探讨结构拓扑与形状优化设计方法在船舶设计中的应用。对船底板架结构进行形状和尺寸优化(优化目标是指定应力约束条件下结构重量最小),优化后的结构重量减少了15.82%。为改善舱室顶部空间布局,提高舱室顶部板架结构的固有频率,对上层建筑板架进行拓扑优化,寻求材料最优分布,并在对其进行静力分析和模态分析的基础上,以体积百分比为约束条件,以板架固有频率为目标函数,得到拓扑优化后的结构型式,新结构型式使材料分布更加合理,有利于舱室顶部管道和电缆等的铺设。研究表明,在目前的板架结构设计中,可广泛应用结构拓扑与形状优化设计技术。
关键词
板架
结构
结构
优化
拓扑优化
固体各向同性惩罚微结构模型
Keywords
grillage structure
structure optimization
topology optimization
SIMP theory
分类号
U662 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
基于SIMP和GRSM算法的重型货车车架多目标结构优化
3
作者
张逍
刘勇
蒋雪生
廖益龙
何锋
机构
贵州大学机械工程学院
出处
《汽车安全与节能学报》
2025年第4期620-628,共9页
基金
贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2024]一般069)
贵州省科技计划项目(黔科合支撑DXGA[2025]一般010)。
文摘
为了解决重型货车车架的变形开裂问题,对车架进行高强度轻量化的多目标结构优化研究。以某11 m重型货车车架为研究对象,通过Hypermesh前处理软件建立有限元模型。利用固体各向同性惩罚微结构材料法(SIMP)对原车架进行多工况多目标拓扑优化,找到车架的最佳受力结构。利用全局响应面法(GRSM)对车架进行多目标尺寸优化,以降低车架质量。在满载弯曲、满载扭转、满载转弯和满载制动工况下,对车架进行静力学分析与模态分析。结果表明:优化后的重型货车车架综合平均刚度至少提高了21.1%,低阶平均动态频率至少提高8.9%,车架质量减少3.2%;从而,实现了重型货车车架高强度轻量化。
关键词
重型货车
车架
结构
固体
各向同性
惩罚
微结构
材料法(SIMP)
全局响应面法(GRSM)
多目标尺寸优化
Keywords
heavy truck
frame construction
solid isotropic material with penalization(SIMP)
global response surface method(GRSM)
multi-objective size optimization
分类号
U463.32 [交通运输工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于深度学习的多参数结构拓扑优化方法
楚遵康
余海燕
高泽
饶卫雄
《同济大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
典型船舶板架拓扑与形状优化设计
张会新
杨德庆
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2015
14
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于SIMP和GRSM算法的重型货车车架多目标结构优化
张逍
刘勇
蒋雪生
廖益龙
何锋
《汽车安全与节能学报》
2025
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职称材料
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