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题名基于改进SIMP法的连续体结构拓扑优化方法研究
被引量：9
- 1
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作者
李启宏
李海艳
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机构
广东工业大学机电工程学院
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出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2021年第4期428-433,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(5177050476)。
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文摘
基于SIMP法的连续体结构拓扑优化,在小规模网格下的优化结构刚度性能不佳,而在大规模网格下优化结构又会出现过多细小分支,针对这一问题,提出了一种基于改进SIMP法的连续体结构拓扑优化方法。该方法对SIMP数学模型进行了改进,将单元微分法作为力学响应分析的理论基础,以全体单元中心点应力应变积之和为优化目标函数,并结合比例拓扑优化法对改进的数学模型进行了数值优化求解;最后,基于ISIMP法对悬臂梁进行了不同网格规模下的拓扑优化实验。研究结果表明:基于ISIMP法,悬臂梁的优化结构刚度得到了提升,并且在网格规模较小时,优化结构的刚度提升更为显著;同时,在网格规模很大时,该方法能有效减少细小分支的数量,提高优化结构的可制造性。
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关键词
改进的SIMP法
单元微分法
比例拓扑优化
连续体结构拓扑优化
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Keywords
improved SIMP(ISIMP)
element differential method(EDM)
proportional topology optimization(PTO)
continuum structure topology optimization
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分类号
TH122
[机械工程—机械设计及理论]
TB115
[理学—应用数学]
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题名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
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机构
湖南城市学院土木工程学院
北京工业大学工程数值模拟中心
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出处
《应用力学学报》
CSCD
北大核心
2017年第5期887-893,共7页
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基金
国家自然科学基金(11672103)
湖南省自然科学基金(2016JJ6016)
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文摘
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。
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关键词
连续体结构拓扑优化
应力约束
伴随法
敏度分析
一阶近似
满应力法
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Keywords
topology optimization of continuum structures
stress constraint
adjoint method
sensitivity analysis
first-order approximation
full stress method
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分类号
O343.1
[理学—固体力学]
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题名应该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言
被引量：4
- 3
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作者
彭细荣
隋允康
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机构
湖南城市学院土木工程学院
北京工业大学工程数值模拟中心
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出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第12期1787-1797,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672103)
湖南省自然科学基金资助项目(2016JJ6016)
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文摘
为了澄清拓扑化概念及促进发展,从基本概念入手,阐述了为拓扑变量正名、为有关映射顺言的必要性和迫切性.连续体结构拓扑优化方面的研究,以往学者们不注意厘清拓扑变量的概念,没有探讨其独立地位,而是依附于结构优化低层次,采用惩罚函数使变量趋于0/1,有研究者于2004年意识到应当引进Heaviside函数取代惩罚函数.其实,笔者在1996年提出的独立连续映射(independent continuous mapping,ICM)方法中已经彻底解决了这些问题:定义独立层次的拓扑变量;采用阶跃函数及其逆函数的近似逼近.本文阐述了ICM方法的概念,并以频率约束拓扑优化为例详述了建模及求解.算例表明ICM方法因概念清晰显示出明显优势.《论语·子路篇》曰:"名不正则言不顺,言不顺则事不成."正名方可顺言,是时候该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言了.
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关键词
连续体结构拓扑优化
拓扑设计变量的独立化
近似逼近函数
惩罚函数
阶跃函数
Heaviside函数
独立连续映射(independent
continuous
mapping
ICM)方法
变密度法
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Keywords
topology optimization of continuum structures
Independent topology variable
approximation functions
penalty function
step function
heaviside function
independent continuous mapping （ICM） method
variable density method
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分类号
O343.1
[理学—固体力学]
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题名大型航天器桁架式主承力结构构型拓扑优化研究
被引量：21
- 4
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作者
郝宝新
周志成
曲广吉
李东泽
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机构
中国空间技术研究院
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出处
《航天器工程》
2014年第2期44-51,共8页
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文摘
针对桁架结构和拓扑优化的特点,提出了一种连续体-离散体两级拓扑优化策略。应用该策略对大型航天器桁架式主承力结构的构型进行了优化设计。首先,使用HyperWorks软件对桁架结构的设计空间进行了有限元建模,应用连续体结构拓扑优化方法,得出了五传力点和七传力点两种准桁架结构形式,并提炼出与之对应的桁架结构;然后,对所得桁架结构进行拓展,并应用桁架式结构拓扑设计优化系统(TODOSST)对拓展后的桁架基结构进行了离散体结构拓扑优化,得到了五传力点和七传力点两种桁架方案。经对比,七传力点桁架构型方案在基频拓展性、设备预留空间可用性等方面均有比较明显的优势,可作为后续设计的基础。文章应用连续体-离散体两级拓扑优化策略,得到了满足基本设计要求的桁架结构基本构型,可为详细结构设计提供参考;所用优化策略也可为同类桁架结构设计提供借鉴。
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关键词
大型航天器
桁架结构
优化策略
连续体结构拓扑优化
离散体结构拓扑优化
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Keywords
large spacecraft
truss structure
optimization strategy
topology optimization of con-tinuum structure
topology optimization of discrete structure
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分类号
V414.19
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名《机械强度》2009年第31卷总目次
- 5
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2009年第6期1033-1044,共12页
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关键词
杨志安
陈建军
应力强度因子
力学因子
吕震
连续体结构拓扑优化
故障诊断方法
主共振
杨智春
积分方程方法
复合材料
目次
机械强度
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分类号
TH
[机械工程]
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题名《力学学报》2006年分类目录
- 6
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2006年第6期858-864,共7页
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关键词
ZHANG
分类目录
图书馆目录
力学学报
连续体结构拓扑优化
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分类号
O
[理学]
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