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载荷作用位置不确定条件下结构动态稳健性拓扑优化设计
被引量：
13
1
作者
王栋
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1439-1448,I0004,共11页
研究当外载荷作用位置不确定时,连续体结构动态稳健性拓扑优化设计.在减小结构对简谐激励动响应的同时,有效降低其对外载荷作用点随机扰动的敏感性.首先基于非概率凸模型的方法,将外激励作用位置的不确定性用有界区间变量表示.其次通过...
研究当外载荷作用位置不确定时,连续体结构动态稳健性拓扑优化设计.在减小结构对简谐激励动响应的同时,有效降低其对外载荷作用点随机扰动的敏感性.首先基于非概率凸模型的方法,将外激励作用位置的不确定性用有界区间变量表示.其次通过对加载位置的导数分析,获得了在激励位置扰动情况下结构动柔顺度的二阶泰勒展开式.基于变密度方法,推导出了动柔顺度对拓扑设计变量的一阶灵敏度显性表达式.最后在材料体积约束下,采用移动渐近优化算法并结合载荷扰动区间内灵敏度的最大绝对值,对连续体结构进行动态稳健性拓扑优化设计,并与传统载荷位置固定条件下的确定性优化结果进行对比,充分展示考虑外激励作用位置扰动对结构拓扑构型设计及其动柔顺度变化的影响.数值优化结果表明,采用文中提出的方法所获得的结构动响应的稳健性更高,能有效抵抗外激励作用位置的随机扰动.只要少许增大材料的体积,稳健性优化设计的动响应将在整个载荷扰动区域内优于确定性优化结果.
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关键词
载荷作用位置不确定
稳健性拓扑优化
结构动柔顺度
有界区间变量
最大绝对值灵敏
度
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职称材料
连接组合结构协同动力学拓扑优化设计
2
作者
文明
王栋
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期3127-3135,共9页
工程实际结构通常是由多个部件组合而成,且各部件通过连接构件传递彼此间的载荷和振动能量.连接构件的布局设计与约束状况对整个结构的拓扑构型、动态性能以及承载能力等均有较大的影响.本文研究连接组合结构构型与部件间连接构件布局...
工程实际结构通常是由多个部件组合而成,且各部件通过连接构件传递彼此间的载荷和振动能量.连接构件的布局设计与约束状况对整个结构的拓扑构型、动态性能以及承载能力等均有较大的影响.本文研究连接组合结构构型与部件间连接构件布局的协同动力学优化问题,使整体结构在简谐激励作用下动柔顺度达到最小.以弹簧连接单元模拟连接构件的约束及承载状况,将承力构件材料的相对密度与弹簧连接单元的相对刚度同时作为设计变量.在材料体积约束以及连接构件数量约束的条件下,采用基于梯度的优化算法开展组合结构的拓扑构型与连接构件的布局协同优化设计.通过与无连接约束构件的单体式结构拓扑优化结果进行对比,展示了组合结构拓扑构型的变化,以及连接约束的布局设计对整体材料分布和结构动力性能的影响.数值结果表明,虽然组合结构协同优化设计的动柔顺度总是大于单体式结构的结果,但结构固有频率的变化却具有一定的偶然性,即可提供更加优越的结构构型与连接布局设计.
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关键词
连接组合
结构
协同拓扑优化
结构动柔顺度
连接构件布局
简谐激励
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职称材料
题名
载荷作用位置不确定条件下结构动态稳健性拓扑优化设计
被引量：
13
1
作者
王栋
机构
西北工业大学航空学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1439-1448,I0004,共11页
基金
国家自然科学基金(51975470)
陕西省自然科学基础研究基金(2020JM-114)资助项目。
文摘
研究当外载荷作用位置不确定时,连续体结构动态稳健性拓扑优化设计.在减小结构对简谐激励动响应的同时,有效降低其对外载荷作用点随机扰动的敏感性.首先基于非概率凸模型的方法,将外激励作用位置的不确定性用有界区间变量表示.其次通过对加载位置的导数分析,获得了在激励位置扰动情况下结构动柔顺度的二阶泰勒展开式.基于变密度方法,推导出了动柔顺度对拓扑设计变量的一阶灵敏度显性表达式.最后在材料体积约束下,采用移动渐近优化算法并结合载荷扰动区间内灵敏度的最大绝对值,对连续体结构进行动态稳健性拓扑优化设计,并与传统载荷位置固定条件下的确定性优化结果进行对比,充分展示考虑外激励作用位置扰动对结构拓扑构型设计及其动柔顺度变化的影响.数值优化结果表明,采用文中提出的方法所获得的结构动响应的稳健性更高,能有效抵抗外激励作用位置的随机扰动.只要少许增大材料的体积,稳健性优化设计的动响应将在整个载荷扰动区域内优于确定性优化结果.
关键词
载荷作用位置不确定
稳健性拓扑优化
结构动柔顺度
有界区间变量
最大绝对值灵敏
度
Keywords
loading position uncertainty
robust topology optimization
structural dynamic compliance
bounded interval variable
maximal absolute design sensitivity
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
连接组合结构协同动力学拓扑优化设计
2
作者
文明
王栋
机构
西北工业大学航空学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期3127-3135,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51975470)。
文摘
工程实际结构通常是由多个部件组合而成,且各部件通过连接构件传递彼此间的载荷和振动能量.连接构件的布局设计与约束状况对整个结构的拓扑构型、动态性能以及承载能力等均有较大的影响.本文研究连接组合结构构型与部件间连接构件布局的协同动力学优化问题,使整体结构在简谐激励作用下动柔顺度达到最小.以弹簧连接单元模拟连接构件的约束及承载状况,将承力构件材料的相对密度与弹簧连接单元的相对刚度同时作为设计变量.在材料体积约束以及连接构件数量约束的条件下,采用基于梯度的优化算法开展组合结构的拓扑构型与连接构件的布局协同优化设计.通过与无连接约束构件的单体式结构拓扑优化结果进行对比,展示了组合结构拓扑构型的变化,以及连接约束的布局设计对整体材料分布和结构动力性能的影响.数值结果表明,虽然组合结构协同优化设计的动柔顺度总是大于单体式结构的结果,但结构固有频率的变化却具有一定的偶然性,即可提供更加优越的结构构型与连接布局设计.
关键词
连接组合
结构
协同拓扑优化
结构动柔顺度
连接构件布局
简谐激励
Keywords
combined structure
collaborative topology optimization
structural dynamic compliance
linkage member layout
harmonic force excitation
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
载荷作用位置不确定条件下结构动态稳健性拓扑优化设计
王栋
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
13
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
连接组合结构协同动力学拓扑优化设计
文明
王栋
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
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职称材料
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