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考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构稳健性拓扑优化设计
1
作者
占金青
杨新峰
+1 位作者
周程灵
刘敏
《计算机辅助设计与图形学学报》
北大核心
2025年第7期1170-1179,共10页
为了减小机构性能对材料不确定性的敏感程度,提出一种考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构拓扑优化方法.首先利用级数最优线性估值法对材料随机场进行离散化,利用多项式混沌展开式和Smolyak稀疏网格积分法求解随机响应统计矩;然后引入输...
为了减小机构性能对材料不确定性的敏感程度,提出一种考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构拓扑优化方法.首先利用级数最优线性估值法对材料随机场进行离散化,利用多项式混沌展开式和Smolyak稀疏网格积分法求解随机响应统计矩;然后引入输入/输出耦合约束,以多输入多输出柔顺机构输出位移加权和的期望值最大化以及标准差最小化为优化目标,构建多自由度柔顺机构耦合约束稳健性拓扑优化数学模型.自行设计的2个多自由度微执行器数值算例结果表明,与无耦合约束确定性优化结果比较,耦合约束稳健性优化设计的多输入多输出柔顺机构构型有所不同,具有更好的稳健性,并且输入/输出耦合效应能够得到有效抑制,证明了所提方法的有效性.
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关键词
柔顺机构
多自由度
拓扑优化
材料不确定性
耦合约束
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职称材料
考虑材料不确定性的特高压GIS瓷套管地震易损性研究
被引量：
5
2
作者
刘任鹏
朱阳
何畅
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期91-98,126,共9页
为更准确地评估材料不确定性对电气设备地震易损性的影响,以某型特高压气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)瓷套管为例,建立经过振动台试验验证的套管有限元模型,在考虑地震动不确定性的同时对材料参数随机变量进行抽样,开展地...
为更准确地评估材料不确定性对电气设备地震易损性的影响,以某型特高压气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)瓷套管为例,建立经过振动台试验验证的套管有限元模型,在考虑地震动不确定性的同时对材料参数随机变量进行抽样,开展地震易损性分析。对比考虑材料不确定性前后特高压GIS瓷套管地震易损性,探究材料不确定性对电气设备抗震性能与地震易损性的影响。结果表明:引入材料不确定性后特高压GIS瓷套管的地震易损性将发生小幅度改变,并且离散程度增大。在地震易损性分析过程中,地震动不确定性对套管破坏概率的影响远大于材料离散性对破坏概率的影响。从结果而言,仅考虑地震动不确定性的地震易损性分析结果已经可以满足工程应用需求。
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关键词
电气设备
GIS瓷套管
材料不确定性
地震易损性
有限元分析
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职称材料
考虑材料参数不确定性结构动力学稳健性拓扑优化设计
被引量：
2
3
作者
王诗雨
王栋
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期95-103,共9页
本文在考虑材料参数不确定性的条件下,对连续体结构动力学稳健性拓扑优化设计进行研究。在使结构的第一阶固有频率最大化的同时,显著减小其对材料性能不确定性的影响。基于非概率凸集模型,将材料参数的不确定性用有界区间变量表示;建立...
本文在考虑材料参数不确定性的条件下,对连续体结构动力学稳健性拓扑优化设计进行研究。在使结构的第一阶固有频率最大化的同时,显著减小其对材料性能不确定性的影响。基于非概率凸集模型,将材料参数的不确定性用有界区间变量表示;建立了能够抑制频率改变的结构动力学拓扑优化模型,用单层优化策略求解稳健性优化设计问题。通过对材料参数的导数分析,获得了在材料性能不确定情形下结构第一阶固有频率的二阶泰勒展开式,并推导出了频率对拓扑变量的一阶灵敏度显性表达式。基于变密度法,开展了结构动力学稳健性拓扑优化设计,并与确定性优化结果进行对比,验证了用本文方法获得的结构第一阶固有频率稳健性更高,受材料参数不确定性扰动影响更小,展示了考虑材料参数不确定性的重要性。
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关键词
材料
参数
不确定性
稳健性动力拓扑优化
结构固有频率
有界区间变量
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职称材料
题名
考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构稳健性拓扑优化设计
1
作者
占金青
杨新峰
周程灵
刘敏
机构
华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室
中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所
出处
《计算机辅助设计与图形学学报》
北大核心
2025年第7期1170-1179,共10页
基金
国家自然科学基金(52065019,52165002)
江西省自然科学基金(20242BAB26067,20224BAB204041,20232BCJ23021,20232BCJ25012)
中国博士后科学基金(2022M723189).
文摘
为了减小机构性能对材料不确定性的敏感程度,提出一种考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构拓扑优化方法.首先利用级数最优线性估值法对材料随机场进行离散化,利用多项式混沌展开式和Smolyak稀疏网格积分法求解随机响应统计矩;然后引入输入/输出耦合约束,以多输入多输出柔顺机构输出位移加权和的期望值最大化以及标准差最小化为优化目标,构建多自由度柔顺机构耦合约束稳健性拓扑优化数学模型.自行设计的2个多自由度微执行器数值算例结果表明,与无耦合约束确定性优化结果比较,耦合约束稳健性优化设计的多输入多输出柔顺机构构型有所不同,具有更好的稳健性,并且输入/输出耦合效应能够得到有效抑制,证明了所提方法的有效性.
关键词
柔顺机构
多自由度
拓扑优化
材料不确定性
耦合约束
Keywords
compliant mechanisms
multiple degrees of freedom
topology optimization
material uncertainties
coupling constraints
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
考虑材料不确定性的特高压GIS瓷套管地震易损性研究
被引量：
5
2
作者
刘任鹏
朱阳
何畅
机构
中南大学土木工程学院
中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局
出处
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期91-98,126,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(52008406)
湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ40737)。
文摘
为更准确地评估材料不确定性对电气设备地震易损性的影响,以某型特高压气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)瓷套管为例,建立经过振动台试验验证的套管有限元模型,在考虑地震动不确定性的同时对材料参数随机变量进行抽样,开展地震易损性分析。对比考虑材料不确定性前后特高压GIS瓷套管地震易损性,探究材料不确定性对电气设备抗震性能与地震易损性的影响。结果表明:引入材料不确定性后特高压GIS瓷套管的地震易损性将发生小幅度改变,并且离散程度增大。在地震易损性分析过程中,地震动不确定性对套管破坏概率的影响远大于材料离散性对破坏概率的影响。从结果而言,仅考虑地震动不确定性的地震易损性分析结果已经可以满足工程应用需求。
关键词
电气设备
GIS瓷套管
材料不确定性
地震易损性
有限元分析
Keywords
electrical equipment
GIS porcelain bushing
material uncertainty
seismic vulnerability
finite element analysis
分类号
TM216.5 [一般工业技术—材料科学与工程]
TU312.3 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
考虑材料参数不确定性结构动力学稳健性拓扑优化设计
被引量：
2
3
作者
王诗雨
王栋
机构
西北工业大学航空学院
出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期95-103,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51975470)。
文摘
本文在考虑材料参数不确定性的条件下,对连续体结构动力学稳健性拓扑优化设计进行研究。在使结构的第一阶固有频率最大化的同时,显著减小其对材料性能不确定性的影响。基于非概率凸集模型,将材料参数的不确定性用有界区间变量表示;建立了能够抑制频率改变的结构动力学拓扑优化模型,用单层优化策略求解稳健性优化设计问题。通过对材料参数的导数分析,获得了在材料性能不确定情形下结构第一阶固有频率的二阶泰勒展开式,并推导出了频率对拓扑变量的一阶灵敏度显性表达式。基于变密度法,开展了结构动力学稳健性拓扑优化设计,并与确定性优化结果进行对比,验证了用本文方法获得的结构第一阶固有频率稳健性更高,受材料参数不确定性扰动影响更小,展示了考虑材料参数不确定性的重要性。
关键词
材料
参数
不确定性
稳健性动力拓扑优化
结构固有频率
有界区间变量
Keywords
uncertain material parameters
robust dynamic topology optimization
structure natural frequency
bounded interval variable
分类号
O327 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构稳健性拓扑优化设计
占金青
杨新峰
周程灵
刘敏
《计算机辅助设计与图形学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
考虑材料不确定性的特高压GIS瓷套管地震易损性研究
刘任鹏
朱阳
何畅
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
考虑材料参数不确定性结构动力学稳健性拓扑优化设计
王诗雨
王栋
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
2
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职称材料
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