桁架结构非概率可靠性拓扑优化 被引量：23

1

作者 亢战 罗阳军 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期589-594,共6页

考虑非概率可靠性的拓扑优化对于非确定参数和荷载条件下结构的概念设计具有重要意义,有关研究国内外少见报道。本文利用凸模型理论,考虑优化迭代过程的需要,提出改进的非概率可靠性指标的定义,并针对桁架结构拓扑优化设计问题建立了以... 考虑非概率可靠性的拓扑优化对于非确定参数和荷载条件下结构的概念设计具有重要意义,有关研究国内外少见报道。本文利用凸模型理论,考虑优化迭代过程的需要,提出改进的非概率可靠性指标的定义,并针对桁架结构拓扑优化设计问题建立了以杆件截面积为设计变量、结构重量极小化为目标、具有非概率可靠性指标约束的广义尺寸优化数学模型。本文指出,考虑桁架结构参数的不确定性的条件下所得到的最优杆件布局与确定性优化所得到的结果可能有显著不同。对文中提出的数学模型,采用数学规划算法求解,数值算例结果令人满意。本文工作表明了桁架结构非概率可靠性拓扑优化设计的可行性和所提出算法的有效性。 展开更多

关键词 拓扑优化 桁架 凸模型 非概率可靠性

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连续体结构非概率可靠性拓扑优化 被引量：21

2

作者 罗阳军 亢战 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期125-131,共7页

基于非概率可靠性指标的定义,考虑材料、几何及荷载大小的不确定性,提出以结构体积最小化为目标、具有位移非概率可靠性约束的三维连续体拓扑优化数学模型．采用目标性能方法对优化模型进行转换,给出目标性能值的伴随法灵敏度分析算法,... 基于非概率可靠性指标的定义,考虑材料、几何及荷载大小的不确定性,提出以结构体积最小化为目标、具有位移非概率可靠性约束的三维连续体拓扑优化数学模型．采用目标性能方法对优化模型进行转换,给出目标性能值的伴随法灵敏度分析算法,利用数学规划法实现优化问题的求解．数值算例验证了所提出优化模型的正确性及算法的有效性,并指出相对于确定性优化而言,非概率可靠性拓扑优化能够给出在考虑不确定参数和荷载条件下更合理的材料分布． 展开更多

关键词 非概率可靠性 拓扑优化 凸模型 伴随法

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稳态热传导结构非概率可靠性拓扑优化设计 被引量：5

3

作者 尤芳 陈建军 +1 位作者 曹鸿钧 谢永强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期118-122,共5页

研究具有区间参数的稳态热传导结构在散热弱度非概率可靠性约束下的拓扑优化设计问题。建立了以单元相对导热系数为设计变量,导热材料体积极小化为目标函数,满足散热弱度非概率可靠性为约束条件的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型... 研究具有区间参数的稳态热传导结构在散热弱度非概率可靠性约束下的拓扑优化设计问题。建立了以单元相对导热系数为设计变量,导热材料体积极小化为目标函数,满足散热弱度非概率可靠性为约束条件的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型。基于区间因子法,推导出散热弱度的均值及离差的计算表达式。采用渐进结构优化法的求解策略与方法,并利用过滤技术消除优化过程中的数值不稳定性现象。通过算例验证所述模型及求解策略、方法的合理性和有效性。 展开更多

关键词 热传导 区间参数 非概率可靠性 区间因子法 拓扑优化

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考虑有界场的几何不确定性非概率可靠性拓扑优化 被引量：4

4

作者 战俊杰 彭秀林 白仲航 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2056-2067,共12页

在结构的加工制造过程中,由于加工误差等原因不可避免会在结构上产生一定的几何缺陷,比如结构长度误差及厚度分布不均等问题.这些几何不确定性会使结构产生一定的性能波动,影响结构的安全性.文章研究的是考虑厚度分布不均的几何不确定性... 在结构的加工制造过程中,由于加工误差等原因不可避免会在结构上产生一定的几何缺陷,比如结构长度误差及厚度分布不均等问题.这些几何不确定性会使结构产生一定的性能波动,影响结构的安全性.文章研究的是考虑厚度分布不均的几何不确定性,因此属于“场不确定性”问题.考虑实际工程中样本数量有限,无法准确地获得不确定性概率分布信息,随机场概率可靠性理论不再适用.文章基于非概率有界场模型提出了一种考虑结构几何不确定性的非概率可靠性拓扑优化模型.在模型中几何不确定性通过不确定阈值场函数来表征,而不确定阈值场则通过一个非概率有界场模型来描述.该非概率可靠性优化模型为嵌套优化问题,内层是进行结构的非概率可靠性评估,外层是采用基于材料场级数展开(material-field series-expansion)的拓扑优化方法来确定结构的最优布局.优化模型的灵敏度信息是通过伴随法灵敏度分析求得,并采用了基于移动渐近线法(the method of moving asymptotes)的梯度优化算法来进行该优化问题的求解.通过数值算例验证了所提出的基于有界场模型的几何不确定性非概率可靠性优化模型的有效性. 展开更多

关键词 几何不确定性 不确定阈值场 有界场模型 梯度优化算法 非概率可靠性拓扑优化

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区间参数平面连续体结构频率非概率可靠性拓扑优化 被引量：1

5

作者 崔明涛 陈建军 宋宗风 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第8期55-59,71,共6页

研究了具有区间参数的平面连续体结构在固有频率非概率基频约束和频率禁区约束下的拓扑优化设计问题。考虑结构弹性模量、质量密度和频率约束限具有区间不确定性,根据SIMP材料插值方法和区间变量运算法则,构建了基于频率非概率可靠性约... 研究了具有区间参数的平面连续体结构在固有频率非概率基频约束和频率禁区约束下的拓扑优化设计问题。考虑结构弹性模量、质量密度和频率约束限具有区间不确定性,根据SIMP材料插值方法和区间变量运算法则,构建了基于频率非概率可靠性约束的弯曲薄板和平面应力薄板结构的拓扑优化数学模型表达式,并给出了进化优化准则。算例及其结果表明文中模型和方法的有效性。 展开更多

关键词 区间参数 平面连续体结构 频率约束 非概率可靠性 拓扑优化

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基于功能度量法的桁架结构非概率可靠性拓扑优化方法研究 被引量：11

6

作者 邱志平 夏海军 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期423-429,共7页

在结构优化中,拓扑优化相比于尺寸优化和形状优化,设计空间更加广泛,因而能够取得更大的效益。近年来,结构拓扑优化逐渐成为人们研究的热点和难点。随着科学技术的发展,工程结构越来越复杂,材料本身和外部环境的不确定性影响加剧,因此... 在结构优化中,拓扑优化相比于尺寸优化和形状优化,设计空间更加广泛,因而能够取得更大的效益。近年来,结构拓扑优化逐渐成为人们研究的热点和难点。随着科学技术的发展,工程结构越来越复杂,材料本身和外部环境的不确定性影响加剧,因此在拓扑优化中需要考虑不确定性的影响。本文研究了桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题,用区间模型来量化不确定性,并利用参数顶点组合法来完成不确定性的传播分析,利用基于面积比的非概率可靠性指标构建可靠性拓扑优化模型,提出了功能度量法对原可靠性约束进行等价转化,从而克服了收敛性问题。采用移动渐近方法(MMA)对优化问题进行了求解。数值算例表明,本文提出的功能度量法能够很好地适用于桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题。 展开更多

关键词 拓扑优化 桁架结构 非概率可靠性 参数顶点组合法 功能度量法

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基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化 被引量：1

7

作者 占金青 上官瑶 +2 位作者 尹健 古昊忠 刘敏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期504-512,共9页

为了满足热驱动器可靠性要求,提出一种基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化方法。采用区间非概率模型描述热载荷的不确定性,以输出位移构建可靠性功能函数,在可靠性指标约束条件下寻求机构体积最小化,建立基于区间非概率... 为了满足热驱动器可靠性要求,提出一种基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化方法。采用区间非概率模型描述热载荷的不确定性,以输出位移构建可靠性功能函数,在可靠性指标约束条件下寻求机构体积最小化,建立基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化模型,利用移动渐近线算法更新设计变量。与确定性优化结果相比,可靠性拓扑优化获得的热驱动柔顺机构体积有所增加,能够有效地满足可靠性指标约束,可靠性设计的热驱动柔顺机构输出位移上、下限理论值与有限元分析结果误差均小于5%,验证了设计方法有效性;并且分析了不同输出刚度和热载荷区间对热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化结果的影响。 展开更多

关键词 热驱动柔顺机构 热载荷不确定性 可靠性拓扑优化 区间非概率模型

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考虑非概率可靠性的结构柔顺度拓扑优化设计 被引量：6

8

作者 罗阳军 亢战 蔡坤 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期821-826,共6页

实际工程中广泛存在的不确定性可能对结构拓扑设计产生重要影响。基于不确定性的多椭球凸模型描述及非概率可靠性指标的定义,建立了材料体积约束和不确定参数范围约束下、结构柔顺度极小极大化为目标的非概率可靠性拓扑优化数学模型。... 实际工程中广泛存在的不确定性可能对结构拓扑设计产生重要影响。基于不确定性的多椭球凸模型描述及非概率可靠性指标的定义,建立了材料体积约束和不确定参数范围约束下、结构柔顺度极小极大化为目标的非概率可靠性拓扑优化数学模型。结合移动渐进线方法,基于单循环策略实现该连续Minimax优化问题的求解。经典算例尺寸优化设计结果说明了进行非概率可靠性拓扑优化设计的实际意义,即相对于确定性优化而言,在相同的可靠性要求下,非概率可靠性拓扑优化能够达到更为经济有效的设计要求。数值算例验证了本文优化模型及数值算法。 展开更多

关键词 凸模型 非概率可靠性 柔顺度 拓扑优化 MINIMAX问题

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考虑刚度非概率可靠性约束的连续体结构的拓扑优化设计 被引量：4

9

作者 宋宗凤 陈建军 李治明 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第7期900-904,共5页

研究具有区间参数的平面连续体结构在结构总刚度约束下的拓扑优化设计问题。在文中将对结构总刚度的约束转化为对结构总应变能的约束来进行处理。构建了以结构总质量均值极小化为目标函数,以结构的形状拓扑信息为设计变量,满足结构总应... 研究具有区间参数的平面连续体结构在结构总刚度约束下的拓扑优化设计问题。在文中将对结构总刚度的约束转化为对结构总应变能的约束来进行处理。构建了以结构总质量均值极小化为目标函数,以结构的形状拓扑信息为设计变量,满足结构总应变能非概率可靠性为约束条件的区间结构的拓扑优化设计数学模型。基于区间因子法,导出了应变能的均值和离差的计算表达式。采用双方向渐进结构优化的求解策略与方法。通过两个算例验证了文中模型及求解策略与方法的合理性和有效性。 展开更多

关键词 非概率可靠性 区间因子法 拓扑优化 应变能 刚度

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基于非概率可靠性的连续体结构拓扑优化设计 被引量：1

10

作者 宋宗凤 陈建军 +1 位作者 朱增青 刘国梁 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期935-940,共6页

研究区间参数的连续体结构在区间载荷作用下的拓扑优化设计问题。构建区间载荷作用下区间参数连续体结构的拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足单元区间应力非概率可靠性为约束... 研究区间参数的连续体结构在区间载荷作用下的拓扑优化设计问题。构建区间载荷作用下区间参数连续体结构的拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足单元区间应力非概率可靠性为约束条件。基于区间因子法,导出应力响应的均值和离差的计算表达式。采用双方向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization,BESO)的求解策略与方法。通过两个算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和方法的有效性。 展开更多

关键词 区间参数连续体结构 非概率可靠性 区间因子法 拓扑优化 双方向渐进结构优化

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基于非概率集合可靠性的结构优化设计 被引量：12

11

作者 王晓军 杨海峰 +1 位作者 邱志平 覃梓轩 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期827-832,共6页

在结构非概率集合可靠性模型的基础上,考虑结构系统中的参数不确定性,提出了基于非概率可靠性的结构优化方法。该方法将不确定量看作是区间数,通过区间运算得到结构的非概率可靠性,并以结构的非概率可靠性小于指定可靠性指标为约束条件... 在结构非概率集合可靠性模型的基础上,考虑结构系统中的参数不确定性,提出了基于非概率可靠性的结构优化方法。该方法将不确定量看作是区间数,通过区间运算得到结构的非概率可靠性,并以结构的非概率可靠性小于指定可靠性指标为约束条件,利用乘子法对结构的优化问题进行求解。最后应用本文方法对一桁架结构进行总质量优化,优化结果验证了本文方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 结构可靠性优化 非概率集合可靠性 应力-强度非概率集合干涉模型 不确定性

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基于非概率模型的结构可靠性优化设计 被引量：53

12

作者 郭书祥 吕震宙 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期198-201,共4页

结构设计受控于诸多因素的不确定性。基于可靠性方法的优化设计是结构设计的合理途径。不确定结构的可靠性优化设计 ,通常是用概率模型求解。但概率模型的应用是以有足够的数据信息为基础的。且结构的概率可靠性优化设计通常计算量很大 ... 结构设计受控于诸多因素的不确定性。基于可靠性方法的优化设计是结构设计的合理途径。不确定结构的可靠性优化设计 ,通常是用概率模型求解。但概率模型的应用是以有足够的数据信息为基础的。且结构的概率可靠性优化设计通常计算量很大 ,设计效率低。本文基于不确定性的凸集模型描述 ,提出了一种不同的基于非概率可靠性的结构优化设计模型。它只需知道不定参量的界限 ,而不要求其分布型式。可显著降低可靠性优化的计算工作量。且由于对初始数据的要求低 ,具有较强的适用性。 展开更多

关键词 非概率模型 优化设计 结构可靠性 可靠性优化 不定参量

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基于非概率凸模型可靠性的结构优化设计 被引量：7

13

作者 王晓军 王磊 +1 位作者 贾晓 邱志平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期630-635,共6页

考虑到结构系统参数的不确定性,基于提出的非概率凸模型可靠性指标的新定义,研究了在非概率凸模型可靠性约束下,结构优化设计的数学模型和求解方法.该方法通过超椭球域界定不确定参量,将结构基本不确定变量安全域的超体积与其可行域的... 考虑到结构系统参数的不确定性,基于提出的非概率凸模型可靠性指标的新定义,研究了在非概率凸模型可靠性约束下,结构优化设计的数学模型和求解方法.该方法通过超椭球域界定不确定参量,将结构基本不确定变量安全域的超体积与其可行域的超椭球总体积之比作为结构非概率可靠性的度量.并赋值可靠度作为约束条件,利用乘子法和阻尼牛顿法对结构的优化问题进行迭代求解,算法稳定,迭代速度快.数值算例验证了所提出方法的正确性. 展开更多

关键词 结构优化 非概率可靠性 凸模型 不确定性

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基于凸模型的结构非概率可靠性优化 被引量：41

14

作者 亢战 罗阳军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期807-815,共9页

基于不确定性的凸模型描述,研究考虑非概率可靠性指标约束的结构优化问题．该优化模型是一个内层优化为极小极大问题的嵌套优化模型．为了有效地求解该模型,提出了一种基于目标性能的优化方法,通过寻找目标性能点来判断约束的满足情况,... 基于不确定性的凸模型描述,研究考虑非概率可靠性指标约束的结构优化问题．该优化模型是一个内层优化为极小极大问题的嵌套优化模型．为了有效地求解该模型,提出了一种基于目标性能的优化方法,通过寻找目标性能点来判断约束的满足情况,从而避免直接计算以极小极大(min-max)问题定义的非概率可靠性指标．提出的数值方法可处理材料、几何及载荷等不确定性参数,并且目标性能值的灵敏度计算公式简便,算法稳定．数值算例验证了所提出方法的正确性,也表明算法比文献中已有方法更为有效． 展开更多

关键词 结构优化 凸模型 非概率可靠性 灵敏度分析 目标性能方法

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粒子群算法在结构非概率可靠性优化中的应用 被引量：4

15

作者 郑严 程文明 +1 位作者 程跃 张则强 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期847-852,共6页

为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优... 为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优化方法.算例分析结果表明:与参数取平均值时的结构确定性优化方法相比,容许非概率可靠性指标为零时的结构非确定性优化方法得到的结构质量误差仅为0.009%.随着容许非概率可靠性指标的增大,桁架结构横截面积及质量也相应增大;当容许非概率可靠性指标为1.5时,与梯度投影法优化结果相比,利用该方法优化后的结构质量减少了0.323%. 展开更多

关键词 粒子群算法 凸模型 非概率可靠性优化 可靠性指标

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基于非概率可靠性的结构优化设计研究 被引量：24

16

作者 曹鸿钧 段宝岩 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期381-385,共5页

基于不确定参量的凸集合描述,研究了考虑非概率可靠性约束时,结构优化设计模型的求解问题。由于非概率可靠性指标是用一个极小极大模型来定义的,故以该指标作为设计约束,将得到一个嵌套的二级优化模型。为了求解该模型,提出了一种序列... 基于不确定参量的凸集合描述,研究了考虑非概率可靠性约束时,结构优化设计模型的求解问题。由于非概率可靠性指标是用一个极小极大模型来定义的,故以该指标作为设计约束,将得到一个嵌套的二级优化模型。为了求解该模型,提出了一种序列线性化的计算方法。利用非概率可靠性分析的拉格朗日乘子,逐步构造可靠性指标的一阶近似,通过序列线性规划法求解二级优化问题。该算法可用于区间变量和超椭球凸集模型并存的情形,具有较好的适用性。论文给出了主要的敏度计算公式,并通过简单算例对所提算法进行了验证。 展开更多

关键词 结构优化设计 非概率可靠性 超椭球凸集合 区间变量

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基于区间模型的结构非概率可靠性优化 被引量：10

17

作者 乔心州 吕震宙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期682-686,774,共5页

采用区间变量描述不确定参数,研究了结构非概率可靠性优化问题。基于区间模型描述不确定信息这一前提,针对Elishakoff的非概率可靠性指标,给出了其几何解释和求解方法。建立了以结构重量为目标函数、以非概率可靠性指标为约束条件的非... 采用区间变量描述不确定参数,研究了结构非概率可靠性优化问题。基于区间模型描述不确定信息这一前提,针对Elishakoff的非概率可靠性指标,给出了其几何解释和求解方法。建立了以结构重量为目标函数、以非概率可靠性指标为约束条件的非概率可靠性优化模型。算例分析表明:该非概率可靠性优化方法能够考虑不确定信息的影响,对结构重量进行合理分配。该方法为结构非概率可靠性优化提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 结构可靠性 非概率可靠性指标 可靠性优化 区间变量

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桁架结构非概率可靠性形状优化设计 被引量：6

18

作者 乔心州 王兵 彭先龙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期176-182,I0012,共8页

采用区间变量描述不确定参数,提出一种桁架结构非概率可靠性形状优化方法。建立了以截面尺寸和节点坐标为设计变量,以结构重量为目标函数,具有非概率可靠性指标约束的桁架结构形状优化数学模型。采用量纲归一化对截面尺寸和节点坐标进... 采用区间变量描述不确定参数,提出一种桁架结构非概率可靠性形状优化方法。建立了以截面尺寸和节点坐标为设计变量,以结构重量为目标函数,具有非概率可靠性指标约束的桁架结构形状优化数学模型。采用量纲归一化对截面尺寸和节点坐标进行了变量统一;运用均值点法对功能函数进行泰勒线性近似求解得到相应的非概率可靠性指标,并采用序列二次规划算法对优化模型进行求解。三个算例分析结果表明,算例均能快速稳定地收敛到最优解,结果符合工程结构设计经验,验证了本文所提方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 形状优化 非概率可靠性 量纲归一化 区间中点

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粒子群优化与Kriging模型相结合的结构非概率可靠性分析 被引量：3

19

作者 乔心州 陈永婧 +1 位作者 刘鹏 方秀荣 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第12期1412-1421,共10页

针对复杂结构可靠性分析中面临的隐式功能函数和小样本问题,提出了一种粒子群优化和Kriging模型相结合的结构非概率可靠性分析方法.采用多维椭球描述结构不确定参数,运用粒子群优化对模型相关参数进行求解,并构建隐式功能函数的Kriging... 针对复杂结构可靠性分析中面临的隐式功能函数和小样本问题,提出了一种粒子群优化和Kriging模型相结合的结构非概率可靠性分析方法.采用多维椭球描述结构不确定参数,运用粒子群优化对模型相关参数进行求解,并构建隐式功能函数的Kriging模型进行可靠性分析.三个算例结果表明所提方法有效可行,精度和效率均优于基于Kriging模型的非概率可靠性分析方法. 展开更多

关键词 粒子群优化 KRIGING模型 非概率可靠性分析

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基于非概率区间模型的可靠性分析与优化 被引量：3

20

作者 韩志杰 王璋奇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期652-656,共5页

根据影响目标零件结构参数变化因素以及材料性能参数的区间特性,采用可靠性分析技术与结构优化方法,对目标零件结构的控制参数、材料强度及载荷分布等参量的不确定性进行分析,通过对非概率区间可靠性进行分析,构造出结构失效概率度量的... 根据影响目标零件结构参数变化因素以及材料性能参数的区间特性,采用可靠性分析技术与结构优化方法,对目标零件结构的控制参数、材料强度及载荷分布等参量的不确定性进行分析,通过对非概率区间可靠性进行分析,构造出结构失效概率度量的可靠性指标,结合区间约束的n维复形调优算法,获得了结构参数的最优结果。以钢坯吊具钳板为例,验证了该方法的实用性和有效性。该方法为基于可靠性的产品设计提供了新的途径。 展开更多

关键词 非概率可靠性 区间模型 结构优化 可靠性指标 复形调优算法

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