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刚度约束条件的周期性拓扑优化研究 被引量:3
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作者 焦洪宇 周奇才 +1 位作者 李文军 李英 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第9期1281-1286,共6页
板条状结构的设计域具有较大的长宽比,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、易于加工的拓扑形式或求解困难。提出了一种刚度约束条件下基于变密度理论固体各向同性微结构材料惩罚模型(SIMP)的周期性拓扑优化的方法。建立了以结构的体积... 板条状结构的设计域具有较大的长宽比,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、易于加工的拓扑形式或求解困难。提出了一种刚度约束条件下基于变密度理论固体各向同性微结构材料惩罚模型(SIMP)的周期性拓扑优化的方法。建立了以结构的体积作为目标函数,单元相对密度为设计变量的周期性拓扑优化问题的数学模型。为了保证优化结构可以获得周期性的拓扑形式,在数学模型中设置额外的约束条件。通过优化准则法推导出虚拟子域设计变量的迭代公式,利用刚度约束计算出拉格朗日乘子。引入过滤函数解决拓扑优化容易出现数值计算不稳定,导致棋盘格、网格依赖性等问题。利用所提出的方法,对平面矩形悬臂梁结构进行拓扑优化研究,获得清晰的、易于加工的周期性拓扑形式。结果表明:当子域数目取值不同时,均可获得清晰的、易于加工的周期性拓扑形式,且具有良好的一致性。通过该典型算例验证了利用变密度理论SIMP插值模型实现周期性拓扑优化的可行性和有效性。 展开更多
关键词 周期性 拓扑优化 刚度约束 simp插值模型 虚拟子域
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基于变密度法的实体重力坝拓扑优化 被引量:2
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作者 何成龙 周丹 涂兴怀 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2014年第9期105-109,共5页
以ABAQUS为优化平台,基于变密度法,采用SIMP插值和RAMP插值2种模型对实体重力坝进行断面优化,结果表明:应用SIMP插值模型优化的坝体断面出现大量空洞且迭代次数多为50;RAMP插值模型优化的坝体断面符合实体重力坝坝形且迭代次数较少,证明... 以ABAQUS为优化平台,基于变密度法,采用SIMP插值和RAMP插值2种模型对实体重力坝进行断面优化,结果表明:应用SIMP插值模型优化的坝体断面出现大量空洞且迭代次数多为50;RAMP插值模型优化的坝体断面符合实体重力坝坝形且迭代次数较少,证明RAMP插值模型更适用于实体重力坝优化。进一步对最优模型的下游进行直线和曲线拟合,并进行静力分析,结果表明:优化模型符合实体重力坝的各项应力和稳定性指标,且坝体下游设计为曲线形比直线形更能缓和应力集中区,在实际应用中更优。 展开更多
关键词 实体重力坝 密度 simp插值模型 RAMP插值模型 拓扑优化
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基于凸规划方法的计算机辅助结构拓扑优化设计 被引量:2
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作者 罗震 陈立平 钟毅芳 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期774-781,共8页
基于SIMP密度 刚度插值模型和移动渐近线方法,推导并建立了线弹性连续体结构刚度拓扑优化设计的数学模型 对中间密度材料进行研究,得出了惩罚因子的合理取值范围,分析了棋盘格式和网格依赖性等数值计算中存在的问题,并结合一种敏度过滤... 基于SIMP密度 刚度插值模型和移动渐近线方法,推导并建立了线弹性连续体结构刚度拓扑优化设计的数学模型 对中间密度材料进行研究,得出了惩罚因子的合理取值范围,分析了棋盘格式和网格依赖性等数值计算中存在的问题,并结合一种敏度过滤技术改善了这些问题 给出文中方法的程序流程,开发出二维结构的拓扑优化系统,通过一些经典的算例。 展开更多
关键词 有限元法 simp密度-刚度插值模型 移动渐近线方法 结构拓扑优化
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基于拓扑优化的H型钢梁腹板截面轻量化设计 被引量:14
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作者 刘金磊 朱南海 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2275-2283,共9页
基于连续体结构拓扑优化变密度法,以相对单元密度为设计变量,体积分数为约束条件,结构应变能最小化为优化目标,对静力荷载作用下的H型钢梁腹板截面进行了拓扑优化研究。通过对优化后的结构进行几何重构,获得一种新型腹板开孔钢梁。与传... 基于连续体结构拓扑优化变密度法,以相对单元密度为设计变量,体积分数为约束条件,结构应变能最小化为优化目标,对静力荷载作用下的H型钢梁腹板截面进行了拓扑优化研究。通过对优化后的结构进行几何重构,获得一种新型腹板开孔钢梁。与传统圆形开孔梁和六边形开孔梁相比,在用钢量相同的情况下,新型开孔梁的应力分布更为均匀,屈服荷载也有较大提高。采用不同跨高比、不同腹板高厚比、不同开孔参数讨论了腹板设计参数对优化结果的影响。研究表明:随着开孔的增大,结构屈服荷载逐渐降低;腹板开孔形式对结构失效模式有较大影响,随着开孔的增大,梁的失效模式分别呈现出整体失稳破坏、局部剪切破坏、腹板受剪屈曲破坏、腹板孔洞连接处的塑性强度破坏。 展开更多
关键词 simp插值模型 H型截面钢梁 拓扑优化 应变能 密度
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