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结构拓扑优化应力敏度分析的伴随法 被引量:8
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作者 彭细荣 隋允康 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期887-893,共7页
针对受应力约束的连续体结构拓扑优化问题,推导了应力敏度分析的伴随法公式;并以算例形式,将伴随法计算的应力敏度结果与差分法结果进行对比,验证了所推导公式的准确性,应力敏度分析结果表明了应力对设计变量的偏导数具有局部性特点。... 针对受应力约束的连续体结构拓扑优化问题,推导了应力敏度分析的伴随法公式;并以算例形式,将伴随法计算的应力敏度结果与差分法结果进行对比,验证了所推导公式的准确性,应力敏度分析结果表明了应力对设计变量的偏导数具有局部性特点。在此基础上,以受应力约束重量极小化为目标的结构拓扑优化为例,对比分析了应力一阶Taylor近似与满应力法的优化效果。结果表明:相比满应力法,应力一阶近似能使结构应力在更多的部分达到许用应力,得到的最优结构重量更轻。对设计变量数目巨大的应力约束连续体结构拓扑优化问题,由于应力约束数目可以通过准有效约束初选及不考虑删除单元的应力约束等方式减少,通常比设计变量数目小很多,应用应力敏度分析伴随法可以显著提高计算效率。 展开更多
关键词 连续体结构拓扑优化 应力约束 伴随 敏度分析 一阶近似 满应力法
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应力约束拓扑优化的内力一阶近似方法 被引量:1
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作者 彭细荣 隋允康 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期990-995,共6页
为解决应力约束下结构拓扑优化问题中应力近似显式计算量大、效率低的问题,提出采用内力一阶近似的方式对应力约束进行近似处理。并与满应力方法(即内力零阶近似)、应力倒变量一阶近似两种方法进行应力近似好坏及优化求解效率等对比。... 为解决应力约束下结构拓扑优化问题中应力近似显式计算量大、效率低的问题,提出采用内力一阶近似的方式对应力约束进行近似处理。并与满应力方法(即内力零阶近似)、应力倒变量一阶近似两种方法进行应力近似好坏及优化求解效率等对比。为更清晰地比较不同应力近似方法在优化求解过程中的设计变量、目标函数及约束等迭代历史,采用变量连接技术减少应力约束拓扑优化算例的设计变量数目。拓扑优化结果表明:采用内力一阶近似的方式对应力约束进行近似处理较其它两种应力近似方式效果更好,优化迭代次数最少,求解效率最高,得到的最优结构最轻。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 应力约束 应力近似 内力一阶近似 满应力法
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离散变量桁架结构拓扑优化的混合遗传算法 被引量:8
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作者 朱朝艳 刘斌 +1 位作者 郭鹏飞 张延年 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期656-661,共6页
为了避免结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的计算上的麻烦 ,在对桁架结构受力分析的基础上 ,提出一种启发式方法 ,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式 ;然后在既定的拓扑结构形式下采用混合遗传算法———拟满应力遗传算法... 为了避免结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的计算上的麻烦 ,在对桁架结构受力分析的基础上 ,提出一种启发式方法 ,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式 ;然后在既定的拓扑结构形式下采用混合遗传算法———拟满应力遗传算法进行截面优化。该方法通过在遗传算法中嵌入拟满应力算子 ,同时对基本遗传算法采用最优个体保留、最差个体替换和控制种群个体差异等改进措施 ,有效提高遗传算法求解的效率和质量。算例结果表明 ,该方法用于离散变量桁架结构拓扑优化是有效的。 展开更多
关键词 离散变量 桁架结构 拓扑优化 满应力法 遗传算 混合遗传算
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多工况应力约束下连续体结构拓扑优化设计 被引量:29
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作者 王健 程耿东 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期55-57,75,共4页
建立多工况应力约束条件下连续体结构拓扑优化的数学模型 ,给出求解方法。采用包络法处理大量的应力约束 ,用改进的满应力法进行求解 ,方法简单、实用。提出的分层优化技术能使最优结构更为清晰。分层优化方法的基本思想是按载荷大小分... 建立多工况应力约束条件下连续体结构拓扑优化的数学模型 ,给出求解方法。采用包络法处理大量的应力约束 ,用改进的满应力法进行求解 ,方法简单、实用。提出的分层优化技术能使最优结构更为清晰。分层优化方法的基本思想是按载荷大小分为几个层次 ,后面层次的拓扑优化以前面层次得到的最优拓扑为基础 ,通过逐层优化 ,最终得到最优结构。分层优化时主要考虑属于本层载荷的影响 ,避免大小载荷混在一起 ,最优拓扑模糊不清的问题。为解决各层优化单元厚度相差太大 ,易造成结构刚度矩阵奇异的问题 ,提出对相应参数的调整方法。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 应力约束 连续体结构 满应力法 分层优化技术
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基于类桁架连续体的结构拓扑优化方法与应用 被引量:6
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作者 张莉 周克民 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期412-415,共4页
以各向异性连续体为基结构,采用类桁架连续体材料模型进行结构拓扑优化。以材料在结点位置的密度和方向作为优化设计变量,使材料在设计域内连续分布。并以此建立材料的弹性矩阵和刚度矩阵。优化过程没有抑制中间密度,这从根本上避免了... 以各向异性连续体为基结构,采用类桁架连续体材料模型进行结构拓扑优化。以材料在结点位置的密度和方向作为优化设计变量,使材料在设计域内连续分布。并以此建立材料的弹性矩阵和刚度矩阵。优化过程没有抑制中间密度,这从根本上避免了许多拓扑优化方法普遍存在的单元铰接、棋盘格现象以及单元依赖性等数值不稳定问题。采用满应力准则法,借助有限元结构分析,经过少量迭代,建立优化的材料连续分布场,即类桁架连续体结构。由于首先建立的拓扑优化结构是各向异性连续体,从而得到更大优化空间。然后可以结合工程实际需要将其转化为离散的拓扑优化杆系结构。最后,以1个经典Michell桁架和3种形式的拱桥为数值算例,演示了其结构拓扑优化过程。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 有限元方 满应力法
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基于遗传算法的网格结构优化方法 被引量:18
6
作者 龚景海 刘锡良 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 2000年第1期93-96,共4页
为了加快遗传算法的进化过程,提出了基于遗传算法和满应力准则进行网格结构优化的杂交算法.杂交算法能大幅度地减少单纯采用遗传算法进行网格结构优化的解空间,其结果表明杂交算法能明显地加快遗传算法的收敛进程.
关键词 遗传算 网格结构 拓扑优化 应力准则
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用可退化有限单元进行平面连续体拓扑优化 被引量:10
7
作者 周克民 胡云昌 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期124-126,共3页
提出一种基于准则法的平面连续体结构拓扑优化方法。该方法根据单元在结点处的厚度或应力值决定删除单元或将矩形单元退化为三角单元 ,使迭代过程更加平稳。在一定的计算量下 ,提高了计算精度 ,减少了迭代次数 ,使优化结构的边界更加光... 提出一种基于准则法的平面连续体结构拓扑优化方法。该方法根据单元在结点处的厚度或应力值决定删除单元或将矩形单元退化为三角单元 ,使迭代过程更加平稳。在一定的计算量下 ,提高了计算精度 ,减少了迭代次数 ,使优化结构的边界更加光顺。该方法可同时应用于等厚度和变厚度平面连续体的拓扑优化问题。本文推导了变厚度矩形有限单元的刚度矩阵 。 展开更多
关键词 拓扑优化 平面连续体 满应力法 变厚度有限元 单元退化
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日光温室结构拓扑优化设计 被引量:3
8
作者 袁余 赵惊鹏 +2 位作者 张程 史为民 宋文 《农机化研究》 北大核心 2013年第10期55-59,共5页
采用以满应力法对日光温室进行结构拓扑优化设计,结果表明:通过优化设计,温室用材比现有日光温室用材节省2.9%;设计后杆件应力值都趋近于1×108~2×108Pa;设计后的温室结构模型焊接点减少,既降低了工程量,又避免因焊点过多而... 采用以满应力法对日光温室进行结构拓扑优化设计,结果表明:通过优化设计,温室用材比现有日光温室用材节省2.9%;设计后杆件应力值都趋近于1×108~2×108Pa;设计后的温室结构模型焊接点减少,既降低了工程量,又避免因焊点过多而造成的质量隐患。 展开更多
关键词 日光温室 拓扑优化 满应力法
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飞机蒙皮厚度连续变化要求下的结构强度优化设计 被引量:3
9
作者 李琦 邱志平 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期377-381,共5页
基于有限元法,提出了使用满应力设计方法对飞机蒙皮厚度进行优化设计。首先基于满应力法对各个单元厚度进行迭代更新,接着考虑蒙皮厚度的连续性要求,应用邻近单元厚度加权平均法对单元的厚度进行修正。在进行厚度加权平均后,对单元厚度... 基于有限元法,提出了使用满应力设计方法对飞机蒙皮厚度进行优化设计。首先基于满应力法对各个单元厚度进行迭代更新,接着考虑蒙皮厚度的连续性要求,应用邻近单元厚度加权平均法对单元的厚度进行修正。在进行厚度加权平均后,对单元厚度进行整体修正来保证蒙皮厚度分布满足应力约束条件。该方法同时适用于金属蒙皮与复合材料蒙皮。数值算例验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 结构强度 满应力法 机翼蒙皮 有限元 应力约束
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