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题名基于均匀化拓扑优化的轻质多孔结构等效方法
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作者
刘辉
何彬
涂福泉
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机构
武汉科技大学机械学院
湖北理工学院机电工程学院
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2024年第11期88-92,共5页
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基金
水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室开放基金项目(2017KJX04)。
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文摘
通过拓扑优化设计得到的孔洞结构,往往不规则,甚至过于复杂、难于加工、多数需要进行二次设计,为了避免二次拓扑优化求解过程复杂、效率低、耗时长,甚至出现不收敛、棋盘格、灰色单元等情况,提出一种基于均匀化拓扑优化的轻质多孔结构等效方法。该方法首先需对研究结构进行初次拓扑优化,提取拓扑优化后的关键性能参数如应变能、最大应力、最大位移等。然后依据上述提取的参数作为后续寻求结构等效的条件。基于能量均匀化方法求解出与拓扑优化后等效的微结构。将等效微结构阵列得到的周期排列结构即为轻质多孔等效结构。最后对拓扑优化结构和轻质多孔等效结构进行有限元分析对比,验证此方法的可行性。结果表明:轻质多孔等效结构与初始拓扑结构相比,其综合性能基本不变,但因轻质多孔结构的规则性使得加工难度大大降低。
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关键词
轻质多孔结构等效
能量均匀化方法
参数化水平集方法
等效微结构
拓扑优化
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Keywords
Lightweight Porous Structure is Equivalent
Energy Homogenization Method
Parameterized Level Set Method
Equivalent Microstructure
Topological Optimization
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TH114
[机械工程—机械设计及理论]
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题名基于热固耦合问题的多尺度拓扑优化设计
被引量：2
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作者
魏兆栋
高仁璟
王长生
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机构
大连理工大学汽车工程学院
大连理工大学宁波研究院
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出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期133-139,共7页
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基金
国家自然科学基金(11702055)
中央高校基本科研业务费(DUT20LK31)资助项目.
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文摘
基于均质材料的拓扑优化逐渐难以适应现代化生产对工业产品高品质、轻量化的需求,同时很多工业设备经常面临着高温和高负载的工作环境。为了提高结构在温度载荷和机械载荷共同作用下的力学性能,本文提出了一种在稳态热源作用下的热固耦合连续体结构并行化拓扑优化方法。以结构刚度作为目标函数,材料的体分比为约束,利用能量均匀化方法预测微结构的等效属性,建立热固耦合结构并行化拓扑优化数学模型。为便于数值计算,利用直接法进行灵敏度分析,同时采用Heaviside非线性密度过滤技术抑制数值不稳定性,将OC准则算法用于求解优化问题。数值算例表明,本文方法能够有效地进行优化设计且能显著地提高结构的刚度性能和散热性能。
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关键词
热固耦合结构
能量均匀化方法
等效属性
并行化拓扑优化
微结构
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Keywords
thermo-mechanical structure
energy homogenization method
the equivalent property
concurrent topology optimization
microstructure
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分类号
O224
[理学—运筹学与控制论]
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题名双尺度分级结构时域动刚度问题的并行拓扑优化
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作者
江旭东
马佳琪
滕晓燕
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机构
哈尔滨理工大学机械动力工程学院
哈尔滨工程大学机电工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第15期31-41,共11页
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基金
国家自然科学基金(51675144)
黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2020E064)。
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文摘
提出双尺度分级结构时域动刚度问题的并行拓扑优化方法,实现结构宏观拓扑构型和材料微观分布协同优化。利用三场密度方法实施宏观与微观结构的设计,基于能量的均匀化方法(energy-based homogenization method, EBHM)在微观结构上计算等效的宏观力学特性。针对比例阻尼系统,将HHT-α方法作为时间积分算法,求解多尺度结构的动力学有限元模型。融合先离散-后微分方法与伴随方法,在时间与空间离散的拓扑优化模型上实施敏度分析,避免了将时间作为连续变量而导致的灵敏度计算的一致性误差问题。以多尺度结构的动柔度最小化为目标,宏观与微观结构体积为约束,分别求解了正弦半波和余弦半波冲击载荷作用下多尺度结构的并行拓扑优化问题。最后,通过2种典型算例的数值结果验证了所提算法的有效性。
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关键词
双尺度分级结构
并行拓扑优化
时域动刚度
HHT-α方法
基于能量的均匀化方法(EBHM)
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Keywords
two-scale hierarchical structure
concurrent topology optimization
dynamic stiffness in the domain
HHT-αmethod
energy-based homogenization method(EBHM)
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分类号
TH212
[机械工程—机械制造及自动化]
TH213.3
[机械工程—机械制造及自动化]
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