基于物理驱动深度学习的结构形状优化设计 被引量：2

1

作者 唐和生 李度 +1 位作者 廖洋洋 李荣帅 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期33-42,共10页

结构形状的优化设计本质上是一类泛函极值求解问题.在求解高维度泛函极值问题时,传统的变分法往往面临着求解目标函数类型有限、求解过程呈现振荡行为等问题.利用深度学习模型的高维非线性映射能力,建立了一种基于物理驱动深度学习的泛... 结构形状的优化设计本质上是一类泛函极值求解问题.在求解高维度泛函极值问题时,传统的变分法往往面临着求解目标函数类型有限、求解过程呈现振荡行为等问题.利用深度学习模型的高维非线性映射能力,建立了一种基于物理驱动深度学习的泛函极值求解模型.首先将描述结构形状优化问题的物理信息(控制方程、初始条件和边界条件等)作为正则化项嵌入深度学习模型中,基于性能目标构建损失函数;采用随机梯度下降法完成深度学习模型的训练,进而实现泛函极值的求解和结构形状的优化设计;通过分析最优曲面和最优拱轴线问题验证模型的有效性,并与遗传算法进行对比,结果表明该模型在小样本的目标任务上具有较高的预测精度和效率.作为一种非参数模型化技术,物理驱动深度学习模型对解决数据采集成本高、难度大的工程问题具有重要意义. 展开更多

关键词 物理驱动深度学习 形状优化设计 泛函极值 遗传算法

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机器人操作器动力学形状优化设计 被引量：3

2

作者 吴焱明 柯尊忠 +1 位作者 徐业宜 王治森 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1996年第4期50-55,共6页

讨论了机器人操作器的刚性和弹性耦合动力学形状优化设计问题。主要将时间离散化、形状离散化。为此，首先求出各时间点上的动态响应，找出最不利情况，这样动态极值形状优化设计即可用复合形法解决。对末端挠度极小化为目标函数的形状... 讨论了机器人操作器的刚性和弹性耦合动力学形状优化设计问题。主要将时间离散化、形状离散化。为此，首先求出各时间点上的动态响应，找出最不利情况，这样动态极值形状优化设计即可用复合形法解决。对末端挠度极小化为目标函数的形状优化设计问题进行了研究，得到了机器人操作器的最优形状。 展开更多

关键词 机器人操作器 动态模型 形状优化设计 动力学

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地下洞室形状优化设计 被引量：7

3

作者 余学义 姚裕春 黄庆享 《西安科技学院学报》 北大核心 2002年第1期18-20,共3页

洞室开挖会使围岩周边产生应力集中 ,产生拉应力与压应力。围岩出现拉应力对洞室稳定十分不利 ,通常通过改变洞室形状和轴比来消除围岩中的拉应力。本文提出一种使洞室拉应力σθ=0 ,而压应力最小的确定洞室最优几何形状的方法。

关键词 形状优化设计 地下洞室 应力集中 围岩 拉应力 压应力 几何形状

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面向对象的结构可靠性形状优化设计 被引量：2

4

作者 马海全 温卫东 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期52-54,84,共4页

使用面向对象的程序设计语言VisualC+ + 6.0 ,在面向对象的随机有限元基础上 ,充分利用结构可靠性优化设计方法的通用性和灵活性 ,设计了结构可靠性形状优化设计相关的类及其方法。计算结果表明 ,面向对象的程序设计方法所具有的封装性... 使用面向对象的程序设计语言VisualC+ + 6.0 ,在面向对象的随机有限元基础上 ,充分利用结构可靠性优化设计方法的通用性和灵活性 ,设计了结构可靠性形状优化设计相关的类及其方法。计算结果表明 ,面向对象的程序设计方法所具有的封装性、继承性和多态性等优点可以简化可靠性形状优化设计方法的编程工作 ,提高程序代码的重复利用率 ,并有效地进行内存管理 ,使得程序结构清晰简洁 ,方便扩充和维护 ;并能有效解决由于结构的可靠性形状优化设计中存在的优化设计变量和计算可靠性指标的双重迭代问题引起的对机器内存要求高 。 展开更多

关键词 面向对象 随机有限元 可靠性形状优化设计

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三轴转台框架的形状优化设计 被引量：1

5

作者 陈时锦 张龙江 蔡鹤皋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1996年第4期71-74,共4页

本文叙述了三轴转台四种不同的布局型式。提出了用Ｂｅｚｉｅｒ曲线和Ｆｏｕｒｉｅｒ级数描述三轴转台框架的形状，将形状优化设计问题转换为可用参数优化设计方法求解的形式。建立了ＯＵＴ型三轴转台外框架结构的形状优化设计数学模型。

关键词 三轴转台 BEZIER曲线 形状优化设计

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离心压缩机叶轮的形状优化设计 被引量：2

6

作者 张明辉 王尚锦 《机械设计》 CSCD 北大核心 2002年第2期13-15,共3页

提出一种新的优化方法研究离心叶轮的形状优化问题 ,即在遗传算法中加入自适应算子调节个体变异概率 ,来保证搜索的全局性和种群的多样性。并在寻优过程中加入生物生长来加快其寻优速度。最后 ,采用遗传算法和改进的遗传算法 -生物生长... 提出一种新的优化方法研究离心叶轮的形状优化问题 ,即在遗传算法中加入自适应算子调节个体变异概率 ,来保证搜索的全局性和种群的多样性。并在寻优过程中加入生物生长来加快其寻优速度。最后 ,采用遗传算法和改进的遗传算法 -生物生长法两种方法 ,对叶轮进行优化设计。计算结果表明改进的遗传算法 -生物生长法 ,在较少的优化时间得到最优解。 展开更多

关键词 离心压缩机叶轮 形状优化设计 改进遗传算法

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面向对象的接触问题可靠性形状优化设计

7

作者 马海全 温卫东 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2002年第3期48-50,共3页

接触问题的可靠性形状优化分析的程序实现中,在每次优化迭代之前,先要求解接触问题和计算结构在最危险点的可靠度指标值,因此,存在三重迭代问题。用传统的面向过程的语言编制的计算程序由于在内存管理上缺乏灵活性,从而提高了在计算大... 接触问题的可靠性形状优化分析的程序实现中,在每次优化迭代之前,先要求解接触问题和计算结构在最危险点的可靠度指标值,因此,存在三重迭代问题。用传统的面向过程的语言编制的计算程序由于在内存管理上缺乏灵活性,从而提高了在计算大型复杂问题时对机器内存的要求,并且程序存在计算效率低的缺点。而面向对象的程序设计方法所具有的封装性、继承性和多态性等优点则可以简化接触问题可靠性形状优化方法的编程工作、提高程序代码的重复利用率并有效进行内存管理,使得程序结构清晰简洁,方便扩充和维护。 展开更多

关键词 面向对象 接触问题 可靠性 形状优化设计 随机有限元 VISUALC++6.0 机械设计

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多叶光栅叶片端面形状优化设计 被引量：3

8

作者 周东 张辉 叶佩青 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期737-742,共6页

为提高放射治疗剂量的精度,减少因半影导致的剂量误差,引入切割线理论建立了半影解析表达模型。提出了以最大射野范围内半影宽度均值为优化目标,针对圆心偏置的圆弧类端面进行优化设计的方法,并将优化方法应用于中心叶片和离轴叶片的优... 为提高放射治疗剂量的精度,减少因半影导致的剂量误差,引入切割线理论建立了半影解析表达模型。提出了以最大射野范围内半影宽度均值为优化目标,针对圆心偏置的圆弧类端面进行优化设计的方法,并将优化方法应用于中心叶片和离轴叶片的优化设计。结果表明:相比较最大圆弧相交半径法得到的端面形状,采用该算法优化后的叶片半影宽度均值减小了1.6%。 展开更多

关键词 多叶光栅 叶片端面 半影建模 形状优化设计

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耦合对流传热的Stokes流体形状优化设计(英文) 被引量：1

9

作者 晏文璟 侯江勇 马逸尘 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期437-450,共14页

本文研究了耦合对流传热的Stokes流体中的形状优化问题.利用不可压缩的定常Stokes方程耦合对流传热的模型来描述流体的特性,运用形状导数方法分析依赖于区域的状态方程解的极小化问题.通过引入共轭状态方程,计算出目标函数的微分形式,... 本文研究了耦合对流传热的Stokes流体中的形状优化问题.利用不可压缩的定常Stokes方程耦合对流传热的模型来描述流体的特性,运用形状导数方法分析依赖于区域的状态方程解的极小化问题.通过引入共轭状态方程,计算出目标函数的微分形式,并构造求解该形状优化问题的梯度型算法.数值实验的结果验证了所用方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 形状优化设计 定常STOKES方程 对流传热 流体耦合问题 形状梯度

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哥特式建筑风格与现代网壳结构设计的融合——角锥折板网壳参数化设计及形状优化 被引量：3

10

作者 赵忠佳 鹿少博 +2 位作者 鹿晓阳 赵晓伟 李龙 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第3期92-99,共8页

借鉴哥特式建筑风格和角锥折板网壳特点,采用APDL(ANSYS parametric design language)参数化设计语言,研制了五种不同网格类型的角锥折板网壳参数化设计宏程序,实现了给定跨度S、矢高F、环向对称区域份数Kn和径向节点圈数Nx等参数下,五... 借鉴哥特式建筑风格和角锥折板网壳特点,采用APDL(ANSYS parametric design language)参数化设计语言,研制了五种不同网格类型的角锥折板网壳参数化设计宏程序,实现了给定跨度S、矢高F、环向对称区域份数Kn和径向节点圈数Nx等参数下,五种类型角锥折板网壳参数化设计。对五种网壳进行了受力性能分析,探究了网壳结构最不利位移、最不利应力随矢高变化规律:并以结构耗钢量为目标函数,以Kn、Nx为设计变量进行了形状优化。建模实例表明该参数化设计宏程序方便、快捷,形状优化设计给出了在跨度、矢高不变时结构耗钢量随网格数变化规律及耗钢量最小的最优网格数。 展开更多

关键词 哥特式建筑 角锥折板网壳 参数化设计 受力性能分析 形状优化设计

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轴肩过渡曲线形状设计研究 被引量：7

11

作者 吴凤林 任家骏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第9期15-16,共2页

将有限元结构分析技术与数学规划方法相结合，对轴肩过渡曲线进行形状优化设计，提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和砂轮越程槽的过渡曲线，以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例，结果表明... 将有限元结构分析技术与数学规划方法相结合，对轴肩过渡曲线进行形状优化设计，提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和砂轮越程槽的过渡曲线，以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例，结果表明：圆弧蜕变曲线设计不仅有效地降低了轴肩应力集中，而且易于加工制造。 展开更多

关键词 形状优化设计 圆弧蜕变曲线 应力集中 轴

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基于有限元风机轮毂结构形状优化与模态分析 被引量：6

12

作者 许岚 龚曙光 +3 位作者 陈艳萍 谢桂兰 贺秋冬 曹蔚南 《现代制造工程》 CSCD 2005年第12期3-6,共4页

利用有限元分析方法,针对风机轮毂结构,建立形状优化分析计算的数学模型,在满足给定条件下,将使轮毂结构的质量降低到最小和结构应力分布得到改善。在此基础上,对轮毂优化前、后的结构进行了模态分析比较,得到的结果显示,结构形状优化... 利用有限元分析方法,针对风机轮毂结构,建立形状优化分析计算的数学模型,在满足给定条件下,将使轮毂结构的质量降低到最小和结构应力分布得到改善。在此基础上,对轮毂优化前、后的结构进行了模态分析比较,得到的结果显示,结构形状优化设计不仅使轮毂的质量降低和应力分布更加合理,而且轮毂结构的抗振性也得到了改善,该优化结果现已被工程生产所采用。 展开更多

关键词 风机轮毂有限元形状优化设计模态分析

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基于灵敏度分析的板料拉深坯料形状优化方法 被引量：1

13

作者 谭晶 孙胜 赵振铎 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2002年第3期47-50,共4页

采用基于坯料形状变化灵敏度分析的方法 ,利用LS DYNA3D有限元程序计算确定任意形状拉深件成形时坯料的最优形状 。

关键词 拉深 坏料 形状优化设计 灵敏度分析 成形工艺 有限元增量法 LS-DYNA3D

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液压凿岩台车钻臂结构优化设计 被引量：3

14

作者 董特 罗红波 +1 位作者 林智秋 游海涛 《工具技术》 北大核心 2021年第5期71-74,共4页

以多自由度多关节凿岩台车钻臂为研究对象,基于凿岩台车液压三角支撑以及万向回转结构,对组成钻臂的主要构件进行参数化三维建模,并利用UG软件自带的间隙检查功能检查模型的干涉情况,确保模型不会发生干涉。根据凿岩台车钻臂实际作业条... 以多自由度多关节凿岩台车钻臂为研究对象,基于凿岩台车液压三角支撑以及万向回转结构,对组成钻臂的主要构件进行参数化三维建模,并利用UG软件自带的间隙检查功能检查模型的干涉情况,确保模型不会发生干涉。根据凿岩台车钻臂实际作业条件,分别对钻臂底座和推进梁托架尺寸进行优化以及拓扑优化,使其在满足强度的要求下减轻钻臂重量,并在减少功耗的同时保持更好的稳定性。 展开更多

关键词 凿岩台车钻臂 有限元数值法 拓扑优化 形状优化设计

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采用知识迁移加速的智能气动设计优化方法 被引量：1

15

作者 郭振东 李存晰 +2 位作者 宋立明 李军 丰镇平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期53-63,共11页

为缩短精细气动形状设计优化所需的最少性能评估次数与任务周期内所能容许的最大性能评估次数之间的差距,基于机器学习领域迁移学习理念,开展了采用知识迁移加速的智能气动设计优化方法研究。首先,搭建了翼型变分自编码器模型,利用其解... 为缩短精细气动形状设计优化所需的最少性能评估次数与任务周期内所能容许的最大性能评估次数之间的差距,基于机器学习领域迁移学习理念,开展了采用知识迁移加速的智能气动设计优化方法研究。首先,搭建了翼型变分自编码器模型,利用其解码器实现了气动形状的智能参数化,同时借助其编码器将已完成任务样本统一至目标任务参数化空间;其次结合单保真度和多保真度代理模型,建立了贝叶斯迁移优化算法;然后,将翼型变分自编码器模型与贝叶斯迁移优化算法相结合,搭建了智能气动形状迁移优化框架;最后,通过任务相关性分析对知识迁移加速优化过程的机理进行了讨论。研究结果表明:通过开展翼型设计优化,智能气动形状迁移优化框架所获得的最优解中位数相较于无知识迁移的变分自编码器优化方法,性能提升了4.8%,比其他各参比方法提升了19.9%以上,验证了该知识迁移策略的有效性。 展开更多

关键词 气动形状设计优化 知识迁移 变分自编码器 贝叶斯优化 多保真度代理模型

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高效率高紧凑性垂直硅基光栅耦合器研究 被引量：1

16

作者 段宁 李聪聪 +4 位作者 袁征难 师晨曦 马丁琪 曹鹏飞 闫格 《光子学报》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页

聚焦于硅基光电子芯片光学接口的设计,以实现高耦合效率、低制造成本和高集成度的目标。采用形状优化逆向设计算法,结合动态参数更新机制,利用参数化剖面和加噪处理,快速生成初始设计方案。通过降余弦衰减策略调节参数更新率,加快光栅... 聚焦于硅基光电子芯片光学接口的设计,以实现高耦合效率、低制造成本和高集成度的目标。采用形状优化逆向设计算法,结合动态参数更新机制,利用参数化剖面和加噪处理,快速生成初始设计方案。通过降余弦衰减策略调节参数更新率,加快光栅耦合器优化收敛过程,有效降低计算成本并提高设计效率。设计出无需额外材料层的紧凑型光栅耦合器。光栅区长度为18μm,在100 nm线宽条件下,在1550 nm波长下实现了-0.85 dB的单端口仿真耦合效率和28 nm的3 dB带宽。在10 nm刻蚀深度制备误差的情况下,实验单端口峰值耦合效率达到了-3.62 dB。对比于近期报道的光栅耦合器,在无需额外材料层的情况下,实现了220 nm硅层厚度的SOI平台上目前所知最高的耦合效率。此研究开发出一种高效率、低成本,兼具紧凑结构的光学接口,可为实现硅光芯片间的互联提供有效的解决方案。 展开更多

关键词 集成光学 硅基光栅耦合器 形状优化逆向设计 光学接口设计 动态参数更新 逆向设计

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三轴飞行仿真转台结构有限元分析 被引量：12

17

作者 刘正华 尔联洁 徐春梅 《机械设计与制造》 2002年第5期7-9,共3页

通过建立三轴转台的有限元模型,对其进行了结构刚度、模态分析和结构优化设计。通过改善台体机械结构,来满足结构刚度的要求;利用有限元模态分析,合理安排谐振点,同时利用优化方法,采用混合罚函数法,转化为无约束优化问题,再采用Powell... 通过建立三轴转台的有限元模型,对其进行了结构刚度、模态分析和结构优化设计。通过改善台体机械结构,来满足结构刚度的要求;利用有限元模态分析,合理安排谐振点,同时利用优化方法,采用混合罚函数法,转化为无约束优化问题,再采用Powell法求解出外框的目标尺寸。通过上述分析计算,使台体结构更加合理,同时也说明了在三轴转台机械系统设计中有限元的重要性。 展开更多

关键词 三轴飞行仿真转台 有限元分析 刚度分析 模态分析 形状优化设计

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一种新型轴肩过渡曲线 被引量：4

18

作者 吴凤林 《工程设计学报》 CSCD 1997年第4期35-37,共3页

本文提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩过渡曲线，利用圆弧修整修出变曲率的砂轮曲线，以加工出切削轴肩过渡曲线的成型刀具的形状。采用最优化方法，寻求圆弧蜕变曲线的最佳参数，以降低轴肩应力集中。

关键词 形状优化设计 圆弧蜕变曲线 应力集中 机械设计

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