基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法 被引量：6

1

作者 匡兵 李应弟 +1 位作者 刘夫云 刘娟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期15-21,共7页

在渐进结构优化方法中,单元密度的进化步长是获得全局最优解的关键因素之一。为了提高渐进结构优化方法的全局寻优能力,提出一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法。该方法根据各单元对结构性能影响的权重系数,建立单元... 在渐进结构优化方法中,单元密度的进化步长是获得全局最优解的关键因素之一。为了提高渐进结构优化方法的全局寻优能力,提出一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法。该方法根据各单元对结构性能影响的权重系数,建立单元密度进化步长的控制模型以控制主/次要单元的删除速率和添加速率,减小灵敏度误差并抑制灰度单元的产生。在控制单元密度进化步长的基础上结合双向渐进结构优化方法中添加单元的特点,以避免由于误删单元导致优化失败。同时,采用灵敏度再分配技术抑制棋盘格式以获得更平滑的优化构形。最后,通过两个算例验证了本文方法能有效地通过控制单元密度进化步长提高全局寻优能力。 展开更多

关键词 渐进结构优化方法 单元密度进化步长 权重系数 灵敏度误差 棋盘格式

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基于自适应参数的渐进结构优化方法 被引量：4

2

作者 杜春江 钱林方 牟淑志 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第1期117-120,123,共5页

针对传统渐进结构优化方法中优化参数难以确定,且相关参数对优化结果影响较大的问题,提出了一种根据优化过程中结构信息来调节优化参数的自适应的参数计算方法,并以典型算例对比分析了采用该方法与传统渐进结构优化方法的优化结果。仿... 针对传统渐进结构优化方法中优化参数难以确定,且相关参数对优化结果影响较大的问题,提出了一种根据优化过程中结构信息来调节优化参数的自适应的参数计算方法,并以典型算例对比分析了采用该方法与传统渐进结构优化方法的优化结果。仿真结果表明:该方法很好地解决了传统渐进结构优化方法中参数难以选择的问题,提高了优化过程中数值计算的稳定性。 展开更多

关键词 拓扑优化 渐进结构优化方法

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基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究 被引量：8

3

作者 吴贝尼 夏利娟 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期193-201,共9页

本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题。首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元... 本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题。首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元密度历史信息的材料插值模型,从而增强恢复误删高效单元的能力。然后引入遗传算法中的交叉和变异操作,启发式地更新结构状态以提高全局寻优能力。最后将该方法编写成可用于实际工程结构优化设计的程序。算例表明,提出的方法能稳定得到最优拓扑形状且计算效率更高,可为工程结构的拓扑优化设计提供一定参考。 展开更多

关键词 结构拓扑优化 遗传算法 双向渐进结构优化方法 材料插值模型 最优解

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基于双向渐进结构优化方法的双螺杆榨油机榨笼优化设计 被引量：1

4

作者 黄莎莎 薛强 郝孝其 《中国油脂》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期149-153,共5页

双螺杆榨油机中榨笼作为压榨部分的关键部件,其对榨膛内挤油压力的形成和对两根螺旋轴的支撑起到关键作用。针对目前传统经验设计的榨笼尺寸和质量偏大,造成制造材料浪费的问题,将双向渐进结构优化方法(Bi-Directional Evolutionary Str... 双螺杆榨油机中榨笼作为压榨部分的关键部件,其对榨膛内挤油压力的形成和对两根螺旋轴的支撑起到关键作用。针对目前传统经验设计的榨笼尺寸和质量偏大,造成制造材料浪费的问题,将双向渐进结构优化方法(Bi-Directional Evolutionary Structural Optimization,BESO)应用到榨笼的设计中。以榨笼的刚度最大化为目标,以体积为约束条件,在Abaqus环境下,采用Python程序实现BESO优化算法,设计出新的榨笼结构。通过优化设计前后的对比分析表明,新的结构在满足强度要求的条件下,质量减少了35.1%。该优化分析方法为后续的榨笼设计提供了一种新思路。 展开更多

关键词 双螺杆榨油机 榨笼 拓扑优化 双向渐进结构优化方法

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基于最低灵敏度区域更新的改进双向渐近结构优化方法

5

作者 刘辉 杨旭东 孙栋 《机电工程》 2025年第9期1759-1770,共12页

针对双向渐近结构拓扑优化方法(BESO)中灵敏度过滤引发的原始信息偏差及算法收敛性不足的问题,提出了一种最低灵敏度区域更新法。首先,找出了灵敏度值过滤前的最低一批单元在有限元划分后的网格中的位置信息(简称为最低灵敏度区域),在... 针对双向渐近结构拓扑优化方法(BESO)中灵敏度过滤引发的原始信息偏差及算法收敛性不足的问题,提出了一种最低灵敏度区域更新法。首先,找出了灵敏度值过滤前的最低一批单元在有限元划分后的网格中的位置信息(简称为最低灵敏度区域),在灵敏度过滤后,仅在最低灵敏度区域中进行了设计变量的更新,即可在不丢失网格无关滤波器的作用下,在一定程度上保障灵敏度过滤方法对灵敏度信息的偏差影响,确保算法仅在真正小的一批单元中更新设计变量,在一定程度上能够确保演化的正确方向;然后,判断了目标函数的稳定性,通过逐步缩小最低灵敏度区域,缩减了设计变量的更新范围,迫使结构的拓扑形状趋于稳定;最后,针对静载荷作用下的线弹性材料刚度最大化设计、几何非线性结构的刚度最大化设计以及微结构的剪切模量最大化设计,分别进行了对比验证。研究结果表明:最低灵敏度区域更新法比原BESO方法的总迭代次数降低了约16%,平均柔度降低了1.6%,平均迭代时长降低了约20%。该结果证明,最低灵敏度区域更新法可获得更优的解,并具有较好的收敛性,且提高了算法的收敛速度。 展开更多

关键词 机械设计 拓扑优化 双向渐近结构优化方法 灵敏度过滤 收敛准则 非线性 微结构

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车辆电控空气悬挂结构优化模型与优化设计方法研究 被引量：7

6

作者 雷强顺 彭友余 +2 位作者 汪国胜 王超 宋慧新 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1259-1267,共9页

针对悬挂结构及参数设计不合理导致的刚度曲线不理想、车辆姿态不一、调节困难等问题,在分析车辆电控空气悬挂特性指标、影响因素、约束条件基础上,提出了满足设计要求的电控空气悬挂特性优化设计规则与评价方法。建立多目标的悬挂结构... 针对悬挂结构及参数设计不合理导致的刚度曲线不理想、车辆姿态不一、调节困难等问题,在分析车辆电控空气悬挂特性指标、影响因素、约束条件基础上,提出了满足设计要求的电控空气悬挂特性优化设计规则与评价方法。建立多目标的悬挂结构优化目标模型,并对其结构及参数进行优化设计。研究结果表明:基于多目标电控空气悬挂结构优化目标模型、优化规则与评价方法,体现了前期悬挂设计与后期实车行驶的多方面要求;结构优化规则与评价方法科学、可行,适用于摆动缸与固定缸式油气悬挂的结构优化设计与评价。 展开更多

关键词 车辆 电控空气悬挂 优化目标模型 结构优化方法 评价方法

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基于显式函数的位移约束板结构拓扑优化方法

7

作者 冯文贤 杨志军 陈新 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期206-211,共6页

显式函数优化模型被认为可以极大地提高计算效率,显式近似是结构优化建模的追求目标。在应变能灵敏度分析和渐进结构优化方法(evolutionary structural optimization,ESO)的基础上,提出板结构位移约束下的显式函数拓扑优化方法。在优化... 显式函数优化模型被认为可以极大地提高计算效率,显式近似是结构优化建模的追求目标。在应变能灵敏度分析和渐进结构优化方法(evolutionary structural optimization,ESO)的基础上,提出板结构位移约束下的显式函数拓扑优化方法。在优化过程中,首先将单元修改引起的位移变化转变为结构应变能灵敏度。其次将位移约束通过功能互等原理转化为结构应变能的约束,从而将灵敏度指标与优化指标统一起来,都变成结构单元修改的显式函数。最后根据结构应变能与目标的差值,根据ESO方法的思想,按一定的比率将灵敏度小的单元伪删除(单元厚度设为很小的值),修改后的结构采用精度控制的重分析方法进行快速求解,反复迭代达到满足要求的稳定结构,最后将厚度最小的单元从最终结构中删除。将所提的方法应用于板结构的拓扑优化中,数值算例表明,仅用18次迭代即可以达到稳定的目标,大大加快了求解的速度,表明所提出的方法是有效的。 展开更多

关键词 显式函数 拓扑优化 板结构 渐进结构优化方法 应变能灵敏度

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基于数据库技术的固体火箭发动机结构优化设计方法 被引量：1

8

作者 王锟 刘旸 蔡体敏 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期171-175,共5页

在构建材料和结构数据库的基础上,针对固体火箭发动机结构特点,以避免选材的盲目性和提高结构设计的合理性为目的,提出了基于数据库技术的固体火箭发动机结构优化的设计思路。同时,探讨了以数据的智能搜索和结构的参数化、变量化建模为... 在构建材料和结构数据库的基础上,针对固体火箭发动机结构特点,以避免选材的盲目性和提高结构设计的合理性为目的,提出了基于数据库技术的固体火箭发动机结构优化的设计思路。同时,探讨了以数据的智能搜索和结构的参数化、变量化建模为核心的固体火箭发动机结构优化设计方法。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 结构优化方法 数据库

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一种新的小波神经网络结构优化设计方法 被引量：7

9

作者 李益国 沈炯 吕震中 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期329-331,337,共4页

针对基于框架的小波神经网络存在的网络冗余性较大的问题,提出一种基于粗糙集理论的网络结构优化设计方法。首先通过时频分析确定小波神经网络的初步构造;在此基础上,根据网络输出对隐层节点依赖度的大小去除冗余的隐层节点,达到优化网... 针对基于框架的小波神经网络存在的网络冗余性较大的问题,提出一种基于粗糙集理论的网络结构优化设计方法。首先通过时频分析确定小波神经网络的初步构造;在此基础上,根据网络输出对隐层节点依赖度的大小去除冗余的隐层节点,达到优化网络结构的目的,仿真结果表明该方法是简单而有效的。 展开更多

关键词 小波神经网络 粗糙集理论 结构优化设计方法 小波分析

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二维桁架结构拓扑优化的特征线提取方法及算例分析

10

作者 程自然 颜健 +2 位作者 彭佑多 刘永祥 彭黎 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第5期675-682,共8页

针对二维桁架结构拓扑优化结果面向工程制造的问题,提出了一种桁架拓扑优化结果的特征线(桁架杆件轴线)提取方法。基于渐进结构优化方法(ESO)对连续体结构进行拓扑优化,获得桁架结构的拓扑结构。根据桁架拓扑优化结果提取各拓扑区域的... 针对二维桁架结构拓扑优化结果面向工程制造的问题,提出了一种桁架拓扑优化结果的特征线(桁架杆件轴线)提取方法。基于渐进结构优化方法(ESO)对连续体结构进行拓扑优化,获得桁架结构的拓扑结构。根据桁架拓扑优化结果提取各拓扑区域的中心点坐标,基于桁架杆件的直线特征对拓扑区域进行区域划分,而后建立各拓扑区域的特征线数学模型。结合各特征线数学模型确定桁架杆件的节点,并引入节点合并的半径区域,建立了桁架各杆件连接节点位置的二次优化数学模型。最终,根据最优的节点位置得到了面向制造的桁架拓扑优化结果-特征线。采用3个经典算例,验证了该桁架拓扑优化结果特征线提取方法的有效性,为后续桁架结构的杆件截面优化提供了基础。 展开更多

关键词 桁架结构优化 拓扑优化 特征线提取方法 面向制造 渐进结构优化方法(ESO)

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大展弦比机翼结构拓扑优化研究 被引量：10

11

作者 刘洋 王富生 岳珠峰 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第8期220-222,共3页

以六面体固支结构为小构件模型,研究了基本渐进结构优化方法(ESO)在简单结构拓扑优化中的应用,并且把改进的ESO算法应用到大展弦比机翼结构拓扑优化中。结果表明:(1)基本ESO算法在简单拓扑优化中具有算法简单、容易实现的优点;(2)基本ES... 以六面体固支结构为小构件模型,研究了基本渐进结构优化方法(ESO)在简单结构拓扑优化中的应用,并且把改进的ESO算法应用到大展弦比机翼结构拓扑优化中。结果表明:(1)基本ESO算法在简单拓扑优化中具有算法简单、容易实现的优点;(2)基本ESO算法针对大展弦比机翼的拓扑优化研究具有一定的局限性,需要进行改进;(3)应用改进后的ESO算法对大展弦比机翼进行拓扑优化可以得到合理的优化结构。 展开更多

关键词 拓扑优化 渐进结构优化方法 大展弦比

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自适应渐进结构优化法的调节阀结构研究 被引量：5

12

作者 唐腾飞 高隆隆 +2 位作者 廖利辉 习毅 李宝仁 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期466-470,共5页

传统渐进结构优化法的参数删除率和进化率保持固定,降低了优化过程收敛速度和结构稳定性.文中通过构造一种基于罚值选择与结构信息的参数自适应算法,使得参数随优化迭代过程进行而变化.分析典型算例结果,合适选择罚值的参数自适应渐进... 传统渐进结构优化法的参数删除率和进化率保持固定,降低了优化过程收敛速度和结构稳定性.文中通过构造一种基于罚值选择与结构信息的参数自适应算法,使得参数随优化迭代过程进行而变化.分析典型算例结果,合适选择罚值的参数自适应渐进结构优化方法解决了传统渐进结构优化方法中参数固定且难以选择的问题,提高了优化过程中优化速度与结构稳定性.将此方法应用于调节阀设计,优化后调节阀刚度提高10%,说明参数自适应渐进结构优化方法可高效拓展至三维结构优化,并为阀门类结构设计提供参考. 展开更多

关键词 渐进结构优化方法 参数自适应 结构拓扑优化 调节阀

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基于渐进结构优化法的碟式聚光器轻量化研究 被引量：5

13

作者 程自然 颜健 彭佑多 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期99-106,共8页

采用多层次的优化策略,提出一种碟式太阳能聚光器桁架结构的优化设计方法。首先,基于渐进结构优化方法(ESO)建立聚光器机架的拓扑优化模型,针对拓扑优化中的棋盘格问题给出一种过滤消除方法。其次,根据机架结构的拓扑优化结果,提出一种... 采用多层次的优化策略,提出一种碟式太阳能聚光器桁架结构的优化设计方法。首先,基于渐进结构优化方法(ESO)建立聚光器机架的拓扑优化模型,针对拓扑优化中的棋盘格问题给出一种过滤消除方法。其次,根据机架结构的拓扑优化结果,提出一种桁架拓扑结构的特征线提取方法,将拓扑优化结果转换为可供截面优化的线单元。最后,对聚光器中桁架结构的截面尺寸进行优化。以38 kW碟式-斯特林太阳能发电系统为例,面向工程制造桁架结构开展轻量化优化设计。结果表明,自重下单件新型桁架和原有桁架的最大变形相同时,重量减轻了34.4%,优化策略为面向工程制造的桁架结构设计提供了新思路。 展开更多

关键词 太阳能 碟式聚光器 拓扑优化 桁架结构 渐进结构优化方法(ESO)

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全混式厌氧发酵反应器优化研究进展 被引量：8

14

作者 赵兰兰 冯晶 +3 位作者 赵立欣 郭占斌 姚宗路 罗娟 《中国沼气》 2018年第4期33-38,共6页

当前,国内外沼气工程中厌氧发酵普遍采用全混式厌氧发酵反应器(CSTR),并且反应器内部通过安装搅拌装置,提高混合效果,促进产气。但是目前关于反应器内部结构、搅拌方式等对混合效果的影响仍未有系统研究,并且关于搅拌装置等反应器结构... 当前,国内外沼气工程中厌氧发酵普遍采用全混式厌氧发酵反应器(CSTR),并且反应器内部通过安装搅拌装置,提高混合效果,促进产气。但是目前关于反应器内部结构、搅拌方式等对混合效果的影响仍未有系统研究,并且关于搅拌装置等反应器结构优化方法仍未建立。文章重点针对国内外对于CSTR结构与搅拌装置等对混合效果、传质传热过程与流场模拟等进行系统梳理,并对结构优化方法等进行归纳,CFD方法对于混合效果的模拟直观准确,以期为其结构优化研究提供借鉴。 展开更多

关键词 CSTR 反应器结构 搅拌 结构优化方法 综述

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考虑抗震性能的低层轻钢密柱框架支撑拓扑优化

15

作者 肖曦 姜宝石 章文杰 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第24期9988-9995,共8页

为提升密柱密梁框架体系的抗震性能,提出了一种新思路,用于得到抗震性能优良的带支撑框架。首先,对低层轻钢框架进行非线性动力时程分析,通过对结构的最大地震效应进行静力等效,获得地震作用的水平等效静荷载。其次,将水平等效荷载与竖... 为提升密柱密梁框架体系的抗震性能,提出了一种新思路,用于得到抗震性能优良的带支撑框架。首先,对低层轻钢框架进行非线性动力时程分析,通过对结构的最大地震效应进行静力等效,获得地震作用的水平等效静荷载。其次,将水平等效荷载与竖向荷载进行组合,利用双向渐进结构优化(BESO)方法对一榀密柱框架进行支撑分布的拓扑优化,得到一种应力分布较均匀且抗震性能优良的带支撑框架。优化中,梁柱位置单元保持不变,通过单元增减的双向进化获得传力骨架,再用等截面杆件将该骨架重构成带支撑框架。同时,利用由优化结果得来的结构概念设计多种密柱框架支撑分布方案。最后,以顶点侧向位移为性能指标,通过非线性动力时程分析,比较了这些带支撑框架的抗震性能。结果表明:拓扑优化得到的带支撑框架性能优于通过结构概念得到的带支撑框架。据此,给出了低层轻钢建筑密柱框架支撑分布的设计建议。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化方法 拓扑优化 轻钢建筑 抗震性能 带支撑框架

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基于部件级模型修正的某发动机整机动态特性计算 被引量：1

16

作者 张帆 叶莺樱 +2 位作者 耿斌斌 王慧 邹宜霖 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第2期229-237,共9页

针对型号研制初期产品缺乏试验、动力学识别误差较大的问题,采用一种经修正的简化模型计算发动机动特性。首先,使用多类型有限元单元进行整机刚度等效简化建模及单元耦合,计算得到喷管延伸段的结构模态特性;然后,对比喷管延伸段简化模... 针对型号研制初期产品缺乏试验、动力学识别误差较大的问题,采用一种经修正的简化模型计算发动机动特性。首先,使用多类型有限元单元进行整机刚度等效简化建模及单元耦合,计算得到喷管延伸段的结构模态特性;然后,对比喷管延伸段简化模型、全三维模型与振动台模态试验结果,以100 Hz内主要模态频率为优化目标,使用多目标遗传优化算法对简化模型进行修正重构;最后,计算重建后整机模型动态特性,得到发动机模态特性与各部件位置谐响应分布规律。该模型修正方法在型号研制初期不具备试验条件情况下,能通过多轮模型修正得到较为准确的整机动特性。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 整机动力学 结构优化方法 局部结构 模态分析

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