基于BESO方法的连续体结构动态特性多目标拓扑优化 被引量：1

1

作者 江旭东 刘克勤 +1 位作者 刘铮 滕晓艳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第5期80-86,共7页

为实现动态多目标下的拓扑优化结构设计,以结构动柔顺度最小化和固有频率最大化加权函数为目标,提出基于双向渐进结构优化方法(Bi-direction Evolutionary Structural Optimization, BESO)的连续体结构动态特性多目标拓扑优化方法。基... 为实现动态多目标下的拓扑优化结构设计,以结构动柔顺度最小化和固有频率最大化加权函数为目标,提出基于双向渐进结构优化方法(Bi-direction Evolutionary Structural Optimization, BESO)的连续体结构动态特性多目标拓扑优化方法。基于等效静载荷法(Equivalent Static Loads, ESL),将结构动刚度优化问题转化为多工步载荷作用下的线性静刚度优化问题,结合BESO方法实现结构多工况线性静态优化。分别归一化目标函数和灵敏度,避免不同性质目标函数及灵敏度的量级差异引起的数值奇异性。数值算例结果表明,结构体积约束、频率与动柔顺度综合目标均能渐进收敛于最优目标值,优化结构具有清晰的拓扑构型。随着柔顺度灵敏度、权重因子的减小,优化结构拓扑形式发生显著变化,其动刚度逐渐减小,而固有频率逐渐增加。所提出的频率-动刚度多目标拓扑优化方法能够提高结构动态特性,拓展了BESO方法对结构动力学拓扑优化问题的应用范围。 展开更多

关键词 连续体结构 动态特性 多目标拓扑优化 ESL方法 beso方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于融合邻域规则的双尺度拓扑优化新方法

2

作者 王震 《南方农机》 2025年第3期147-149,159,共4页

【目的】开发一种创新的双尺度拓扑优化策略,应用于结构设计与优化研究。【方法】结合混合元胞自动机(HCA)与双向渐进法(BESO),推出HCA-BESO拓扑优化方法,其核心创新点在于采用HCA的邻域规则替代传统基于距离的加权处理机制,简化了灵敏... 【目的】开发一种创新的双尺度拓扑优化策略,应用于结构设计与优化研究。【方法】结合混合元胞自动机(HCA)与双向渐进法(BESO),推出HCA-BESO拓扑优化方法,其核心创新点在于采用HCA的邻域规则替代传统基于距离的加权处理机制,简化了灵敏度过滤规则,并引入了多样的邻域组合形式。【结果】通过引入HCA,该方法在双尺度优化方面显著提升了性能,减少了迭代次数,相比传统BESO算法,能够创建出刚度更高的结构。【结论】HCA-BESO方法代表了双尺度拓扑优化研究的一个重大进步,为未来的结构设计与优化研究开辟了新的路径。 展开更多

关键词 双尺度优化 双向渐进法(beso) 混合元胞自动机(HCA) 灵敏度过滤

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于BESO算法的大型海洋垂直轴风力机支撑结构优化 被引量：3

3

作者 何文君 苏捷 +5 位作者 周岱 韩兆龙 包艳 赵永生 许玉旺 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期127-137,共11页

大型海洋垂直轴风力机的研究对发展海洋风能具有重要意义,研究大型垂直轴风力机的合理支撑结构形式对风力发电结构安全至关重要.基于变删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,对大型海洋垂直轴风力机进行支撑结构优化,并通过风力机的动力... 大型海洋垂直轴风力机的研究对发展海洋风能具有重要意义,研究大型垂直轴风力机的合理支撑结构形式对风力发电结构安全至关重要.基于变删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,对大型海洋垂直轴风力机进行支撑结构优化,并通过风力机的动力响应特性分析,验证结构优化方法的可靠性.结果表明:反比例型变删除率的BESO算法能有效改善优化迭代速率,适用于垂直轴风力机的支撑结构优化设计;相比于初始结构,拓扑出的新结构模型在风荷载作用下的风致动力响应显著降低.研究成果可用于垂直轴风力机支撑结构设计优化. 展开更多

关键词 垂直轴风力机 双向渐进结构优化算法 动力响应 减振

在线阅读 下载PDF 职称材料

以频率为目标的加筋平板结构优化设计研究 被引量：8

4

作者 米大海 杨睿 +2 位作者 周亮 刘玚 郭东明 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期179-182,共4页

以加筋平板结构的多阶模态频率达到指定值为优化目标,探讨结构的优化设计方法。提出一种双向渐进结构拓扑优化法结合尺寸优化方法的结构频率优化设计的改进方法。该方法采用具有规则格栅骨架的加筋平板结构优化模型,以骨架中的梁为结构... 以加筋平板结构的多阶模态频率达到指定值为优化目标,探讨结构的优化设计方法。提出一种双向渐进结构拓扑优化法结合尺寸优化方法的结构频率优化设计的改进方法。该方法采用具有规则格栅骨架的加筋平板结构优化模型,以骨架中的梁为结构修改基本单位,以梁敏度计算为基础。实现以频率为目标函数、以体积为约束,并结合敏度再分配策略的结构优化设计。最后,运用尺寸优化方法对优化结果进行后续详细设计。经加筋平板结构频率优化设计算例证明,该方法能满足结构的多阶模态频率优化要求;同时优化结果不存在一般拓扑优化的不规则结构问题,抑制局部模态的产生,对飞机风洞颤振实验模型的设计具有借鉴意义。 展开更多

关键词 加筋平板 结构设计 频率优化 双向渐进结构优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于柔性机构的机翼前缘变形多目标优化 被引量：8

5

作者 葛文杰 朱鹏刚 +1 位作者 刘世丽 张永红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期211-217,共7页

全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性... 全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性要求等问题,建立了多目标优化函数;采用遗传算法(GA)和双向渐进结构优化法(BESO)相结合,应用于Matlab与Ansys,通过二次优化,获得了稳定的最优解,不仅实现编程模块化,而且提高了优化效率。最后,对结果进行Ansys仿真分析和模型实验验证。结果表明:仿真结果和模型实验结果一致,该方法是可行的。 展开更多

关键词 变形柔性机翼 拓扑优化 遗传算法 全柔性机构 beso

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向飞机颤振模型设计的结构拓扑优化研究 被引量：3

6

作者 杨睿 杨绪印 +1 位作者 张颖颖 任莉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期585-588,594,共5页

飞机颤振模型的结构设计是一个以固有频率为目标、兼具结构相似要求的反求问题。针对拓扑优化方法只能得到不规则孔洞而无法满足模型相似要求的难题,提出了一种含规则几何约束的结构拓扑优化方法,并将基于单元材料特性更改的方法与双向... 飞机颤振模型的结构设计是一个以固有频率为目标、兼具结构相似要求的反求问题。针对拓扑优化方法只能得到不规则孔洞而无法满足模型相似要求的难题,提出了一种含规则几何约束的结构拓扑优化方法,并将基于单元材料特性更改的方法与双向渐进结构法相结合,利用敏度再分配方法,实现了以频率为目标、具有规则孔洞的结构拓扑优化,且有效抑制了优化中的棋盘格式和局部模态现象。某飞机机身壁板的优化算例证明,该方法能设计出具有给定固有频率的结构,并使之与原机身具有一定的结构相似性。 展开更多

关键词 拓扑优化 颤振模型 结构相似 双向渐进结构法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于非概率可靠性的连续体结构拓扑优化设计 被引量：1

7

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

结构定向拓扑优化及软件实现 被引量：2

8

作者 王宪杰 张洵安 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期945-951,999,共8页

基于区域分割思想对传统双向渐进结构优化方法进行必要地改进,在优化过程中通过添加边界条件的检查语句,实现结构定向拓扑优化;编写第三方插件,使得改进后的优化方法 MATLAB子程序与ABAQUS有限元软件数据交换,从而拓展了双向渐进结构优... 基于区域分割思想对传统双向渐进结构优化方法进行必要地改进,在优化过程中通过添加边界条件的检查语句,实现结构定向拓扑优化;编写第三方插件,使得改进后的优化方法 MATLAB子程序与ABAQUS有限元软件数据交换,从而拓展了双向渐进结构优化方法的实际工程运用领域。ABAQUS建模软件具有界面操作简单、建模快捷、通用性好、易于实现等特点,降低了对设计人员的技能要求。灵活的MATLAB二次开发平台为科研人员提供了广阔的算法改进空间。算例结果表明,优化后桥梁用料变为原有的17%,大大减轻了自重,且优化后的结构对称,受力合理。该算法可运用于对预设结构有特定使用要求或美观要求的结构优化问题。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化 优化软件开发 结构定向拓扑优化 设计单元

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于增材制造各向异性的强度约束拓扑优化 被引量：1

9

作者 何智成 杨丁丁 +2 位作者 姜潮 伍毅 江和昕 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期2372-2380,2393,共10页

增材制造工艺的特殊性导致制造结构展现出各方向不同的力学性能,为满足其所带来的更加严苛的结构强度设计需求,提出了一种基于双向渐进结构优化法的各向异性强度约束拓扑优化策略。推导了描述增材结构强度的各向异性Tsai-Hill失效系数,... 增材制造工艺的特殊性导致制造结构展现出各方向不同的力学性能,为满足其所带来的更加严苛的结构强度设计需求,提出了一种基于双向渐进结构优化法的各向异性强度约束拓扑优化策略。推导了描述增材结构强度的各向异性Tsai-Hill失效系数,通过权重因子构建了包含失效系数约束的目标函数。详细求解了优化灵敏度公式,并采用敏度归一化等数值方法稳定优化历程。典型算例表明,所提方法可有效抑制高失效风险区域以保证结构强度,且在材料各向异性强度假设下可获得更优于von-Mesis应力相关设计的结果。此外,优化结果高度依赖于各向异性程度与材料堆叠角度参数的变化,因此合理的调整将有助于优化结构性能。 展开更多

关键词 增材制造 拓扑优化 各向异性强度 双向渐进结构优化法 Tsai-Hill失效系数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双向进化遗传算法的汽车真空泵支架结构拓扑优化设计 被引量：3

10

作者 薛慧鹏 田海洋 +1 位作者 戴明 郑伟刚 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第9期255-258,共4页

基于渐进结构优化算法(ESO)、双向渐进结构优化算法(BESO)及遗传算法(GA),提出了一种新的、用于结构拓扑优化设计的算法:双向进化遗传算法(BGESO)。此算法从待优化的初始结构出发,以结构单元的应变能灵敏度分析为依据,用GA算法来实现新... 基于渐进结构优化算法(ESO)、双向渐进结构优化算法(BESO)及遗传算法(GA),提出了一种新的、用于结构拓扑优化设计的算法:双向进化遗传算法(BGESO)。此算法从待优化的初始结构出发,以结构单元的应变能灵敏度分析为依据,用GA算法来实现新算法的双向进化。同时,使用ANSYS中的APDL参数化编程语言实现了双向进化遗传算法的编程,并将新算法的程序模块化。针对企业现生产的汽车真空泵支架需轻量化的技术要求,对支架进行了拓扑优化设计,依据优化结果,结合支架的加工工艺提出了结构的改进方案,使其质量减少了9.5%,并对新支架结构进行了有限元分析验证,验证结果显示,优化设计后的支架在应力、变形量及模态方面都满足其使用要求。。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化算法 遗传算法 双向进化遗传算法 结构拓扑优化 ANSYS APDL

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自适应有限元的双向渐进结构优化法 被引量：2

11

作者 王思文 陈敏志 张旭明 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第13期3786-3789,3807,共5页

将自适应有限元分析方法和双向渐进结构优化法结合,提出一种改进的Delaunay网格剖分方法和综合考虑应力及网格密度两个因素的网格删除准则。编制了基于自适应有限元分析的双向渐进结构优化法流程图。通过典型算例分析,证明这种基于自适... 将自适应有限元分析方法和双向渐进结构优化法结合,提出一种改进的Delaunay网格剖分方法和综合考虑应力及网格密度两个因素的网格删除准则。编制了基于自适应有限元分析的双向渐进结构优化法流程图。通过典型算例分析,证明这种基于自适应有限元的双向渐进结构优化法可行、有效。 展开更多

关键词 拓扑优化 自适应有限元 双向渐进结构优化(beso)

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

12

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合材料/结构两尺度动力学拓扑优化设计 被引量：1

13

作者 李生 张宪国 +1 位作者 刘远昊 邱浩波 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第6期38-43,50,共7页

基于均匀化理论,建立以结构第一阶固有频率最大为目标的宏/微观结构构型与材料分布的两尺度动力学拓扑优化模型,推导目标函数和约束函数对宏/微观设计变量的灵敏度,研究两尺度动力学拓扑优化方法。另外,采用一个修正固体各向同性材料惩... 基于均匀化理论,建立以结构第一阶固有频率最大为目标的宏/微观结构构型与材料分布的两尺度动力学拓扑优化模型,推导目标函数和约束函数对宏/微观设计变量的灵敏度,研究两尺度动力学拓扑优化方法。另外,采用一个修正固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型避免局部模态现象。相关数值算例说明,该方法可以有效实现结构基频最大化的材料/结构两尺度动力学拓扑优化设计。此外,通过算例研究复合材料的弹性模量对优化结果的影响规律。 展开更多

关键词 振动与波 两尺度拓扑优化 均匀化理论 双向渐进结构优化 固有频率 动力学优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑质量约束的多相材料结构拓扑优化新方法 被引量：1

14

作者 武星 封硕 +2 位作者 齐峻 韩启东 何芝 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期484-490,共7页

提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ方法.与传统双向渐进法的体积约束不同,本文算法以质量作为约束条件,并采用多相材料插值方案实现了多相材料的优化分布.通过大量... 提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ方法.与传统双向渐进法的体积约束不同,本文算法以质量作为约束条件,并采用多相材料插值方案实现了多相材料的优化分布.通过大量的算例,证明了算法的稳定性和有效性.与传统双向渐进法相比,新算法在相同约束条件下能有效地提高结构刚度.同时,为了获得干净的拓扑,该算法提出了在交叉变异过程中使用的双惩罚算子来实现干净的拓扑结构.结果表明,该算法能较好地实现结构的轻量化设计. 展开更多

关键词 拓扑优化 质量约束 双向渐进法(beso) 快速非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ) 多相材料插值方案

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双尺度拓扑优化的多相材料结构设计方法

15

作者 武星 齐峻 《南方农机》 2023年第3期36-38,42,共4页

针对双尺度优化问题,研究小组提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ。通过基于能量的均匀化理论推导非均质材料的有效性质,并采用多相材料插值方案实现双尺度结构多相... 针对双尺度优化问题,研究小组提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ。通过基于能量的均匀化理论推导非均质材料的有效性质,并采用多相材料插值方案实现双尺度结构多相材料的拓扑优化。为了获得“干净”的拓扑,BESO-NSGA-Ⅱ算法提出了在交叉变异过程中使用双惩罚算子来实现“干净”的拓扑结构。通过算例并与经典BESO算法进行对比,验证了BESO-NSGA-Ⅱ算法的稳定性和有效性及其获得收敛解的能力,以期为后续的双尺度拓扑优化研究提供参考依据。 展开更多

关键词 双尺度优化 双向渐进法(beso) 快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ) 多相材料插值方案

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于最低灵敏度区域更新的改进双向渐近结构优化方法

16

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

在线阅读 下载PDF 职称材料