基于融合邻域规则的双尺度拓扑优化新方法

1

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

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基于双向渐进结构优化法的机翼翼肋拓扑优化设计 被引量：1

2

作者 黄成磊 范庆明 +1 位作者 刘红军 喻伯牙 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1005-1010,共6页

太阳能无人机对自身结构质量的要求极为苛刻,而机翼作为太阳能无人机的重要组成部分,其质量占据了整体结构的绝大部分比重。因此,通常可对机翼结构进行优化设计,在满足结构强度的同时尽可能最大限度地降低机翼结构质量,进而提高无人机... 太阳能无人机对自身结构质量的要求极为苛刻,而机翼作为太阳能无人机的重要组成部分,其质量占据了整体结构的绝大部分比重。因此,通常可对机翼结构进行优化设计,在满足结构强度的同时尽可能最大限度地降低机翼结构质量,进而提高无人机的整体性能。以某大展弦比的太阳能无人机机翼为研究对象,利用双向渐进结构优化法,以机翼整体最小应变能为目标函数、翼肋体积分数为约束,对翼肋进行拓扑优化设计,根据单元应力大小对翼肋内部材料进行合理增删,并将优化后的翼肋进行重新设计,最终机翼整体质量下降了29.7%。结果表明:应用文中方法可以得到翼肋的最佳构型,有效提高了材料利用率,并且机翼结构质量大大降低,为太阳能无人机的轻量化研究提供了一定参考。 展开更多

关键词 机翼结构 太阳能无人机 双向渐进结构优化法 拓扑优化 翼肋减轻孔

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基于改进双向渐进结构优化法的钢节点拓扑优化研究

3

作者 汤朋山 杜文风 +2 位作者 李少龙 顾金超 高博青 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期991-997,共7页

为提升双向渐进结构优化法(BESO)优化钢结构节点时的计算效率,充分解决优化过程中存在的棋盘格和网格依赖现象,提出了一种改进双向渐进结构优化法SJ-BESO。该方法引入灵敏度滤波半径,对过滤半径范围内各个单元的灵敏度值进行加权处理,... 为提升双向渐进结构优化法(BESO)优化钢结构节点时的计算效率,充分解决优化过程中存在的棋盘格和网格依赖现象,提出了一种改进双向渐进结构优化法SJ-BESO。该方法引入灵敏度滤波半径,对过滤半径范围内各个单元的灵敏度值进行加权处理,并通过设置灵敏度阈值段确定元素的保留、删除或添加,同时引入收敛参数确保结构计算趋优的稳定性。通过钢牛腿节点算例将SJ-BESO与BESO进行对比分析,发现SJ-BESO有效提升了计算迭代效率并克服了棋盘格和网格依赖现象。再通过分叉节点算例将SJ-BESO与变密度法(SIMP)比较,表明SJ-BESO的优化方案材料利用效率更高。SJ-BESO适用于钢节点的拓扑优化,具有良好的计算效率和优化效果。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化法 钢节点 灵敏度滤波 有限元分析 增材制造

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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

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磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的拓扑优化设计 被引量：10

5

作者 刘丰睿 赵丽滨 +1 位作者 韩邦成 房建成 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期455-458,499,共5页

建立磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的有限元分析模型,对控制力矩陀螺框架结构进行模态分析,阐述了框架结构优化设计的基本思路.结合双向渐进优化算法拓扑优化理论,基于通用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言和二次开发语言,开发了连续... 建立磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的有限元分析模型,对控制力矩陀螺框架结构进行模态分析,阐述了框架结构优化设计的基本思路.结合双向渐进优化算法拓扑优化理论,基于通用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言和二次开发语言,开发了连续体拓扑优化模块.以框架结构的最低阶频率值为约束条件,以框架结构质量最小为优化目标,引入名义应力的概念,建立框架结构固有振型与名义应力的关系,实现了磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的动态拓扑优化,扩展了双向渐进优化算法的应用范围.优化后的结构构型具有更为合理的质量和刚度布局,频率提高11.49%,质量减少5.65%. 展开更多

关键词 控制力矩陀螺 拓扑优化 双方向进化优化

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利用双向渐进结构优化法对结构固有振型的优化 被引量：7

6

作者 宿新东 管迪华 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期542-546,共5页

利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低... 利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低效或无效的材料 ,同时增加对结构目标性能高效的材料 ,从而使材料布局趋于优化。文中分别采用近似重分析思路的方法和基于变分法推导的公式计算单元特征向量灵敏度 ,并简单阐述BESO法对结构固有振型 (特征向量 )进行拓扑优化的一般过程。数值算例表明 ,用该方法对结构固有振型的优化是行之有效的 。 展开更多

关键词 振型优化 拓扑优化 渐进结构优化 双向渐进结构优化 结构动态特性优化设计

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面向飞机颤振模型设计的结构拓扑优化研究 被引量：3

7

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

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约束阻尼结构的双向渐进拓扑优化 被引量：17

8

作者 房占鹏 郑玲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期165-170,191,共7页

针对约束层阻尼板的拓扑优化问题,以模态损耗因子最大化为目标函数,约束阻尼材料体积分数为约束条件,建立了约束阻尼板的拓扑优化模型。基于模态应变能方法,推导了目标函数对设计变量的灵敏度。采用双向渐进优化算法(BESO)对约束阻尼材... 针对约束层阻尼板的拓扑优化问题,以模态损耗因子最大化为目标函数,约束阻尼材料体积分数为约束条件,建立了约束阻尼板的拓扑优化模型。基于模态应变能方法,推导了目标函数对设计变量的灵敏度。采用双向渐进优化算法(BESO)对约束阻尼材料的布局进行了拓扑优化,获得了约束阻尼材料的最优拓扑构型,并与渐进优化算法(ESO)进行了比较。研究结果表明:双向渐进优化算法相比渐进优化算法,获得的模态损耗因子更高,阻尼减振效果更好。 展开更多

关键词 约束阻尼 模态损耗因子 拓扑优化 双向渐进优化法

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粘弹阻尼抗振结构双向渐进法拓扑动力学优化 被引量：4

9

作者 贺红林 陶结 +1 位作者 刘尧弟 夏自强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期339-345,412,共8页

基于阻尼结构各层形变位移关系,推导了结构振动微分方程。构建了以阻尼比最大化为优化目标,阻尼材料用量为约束,阻尼单元状态为设计变量的拓扑优化数学模型。为寻找结构优化迭代方向,推导了模态阻尼比灵敏度。建立阻尼单元增删准则,利... 基于阻尼结构各层形变位移关系,推导了结构振动微分方程。构建了以阻尼比最大化为优化目标,阻尼材料用量为约束,阻尼单元状态为设计变量的拓扑优化数学模型。为寻找结构优化迭代方向,推导了模态阻尼比灵敏度。建立阻尼单元增删准则,利用独立网格滤波技术进行滤波处理,采用双向渐进优化算法对阻尼结构进行了拓扑优化。按常规渐进法优化后,1阶、3阶阻尼比增幅分别为54.51%、36.21%,而按双向渐进优化所得相应阶次的模态阻尼比增幅则分别达76.69%、58.36%,且可有效改善阻尼结构优化后的棋盘格现象。为验证双向渐进优化算法拓扑优化结果,对阻尼结构进行谐响应分析与仿真,结果表明:采用双向渐进法优化时,结构特定阶次响应幅值更低,减振效果更佳。 展开更多

关键词 阻尼抗振结构 双向渐进法 模态阻尼比 拓扑动力学优化

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光滑双向渐进结构优化法拓扑优化连续体结构频率和动刚度 被引量：3

10

作者 滕晓艳 毛炳坤 江旭东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期55-61,共7页

针对双向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)方法的单元过删除问题,提出了光滑双向渐进结构优化(smooth bi-directional evolutionary structural optimization, SBESO)方法,通过引入权重函数更... 针对双向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)方法的单元过删除问题,提出了光滑双向渐进结构优化(smooth bi-directional evolutionary structural optimization, SBESO)方法,通过引入权重函数更新单元的质量与刚度矩阵,控制单元删除率以使低效单元逐渐从设计域中删除。以连续体结构固有频率最大化为目标,提出了一种基于SBESO的频率优化方法,对比分析了常函数、线性函数和正弦函数等不同权重函数对连续体结构优化的影响。将等效静载荷(equivalentstatic loads,ESL)方法与SBESO方法相融合,提出了动载荷作用下连续体结构的动刚度优化方法。数值算例表明,SBESO方法通过调节单元删除率和权重函数,控制低效单元在结构设计域中逐渐被删除,有效抑制了单元的过删除问题。采用线性和正弦权重函数,更有利于获得连续体结构的频率最优拓扑解。随单元删除率的减少,动刚度最优拓扑解的结构边界逐渐光滑,而且逼近于同一构形。由此,所提出的SBESO方法完善了BESO方法的优化准则,对于解决连续体结构动力学优化设计问题具有较为重要的理论意义。 展开更多

关键词 优化 模型 光滑双向渐进结构优化 频率优化 等效静载荷 动刚度优化

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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

11

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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结构定向拓扑优化及软件实现 被引量：2

12

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

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基于双向插值模式的空间扩张拓扑优化 被引量：5

13

作者 李家春 邹中妃 +2 位作者 陈跃威 吴景来 元伟 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期1394-1401,共8页

针对传统拓扑优化中对中间密度单元处理的单向性及初始设计域选择过裕而使求解规模增大的问题,提出一种基于双向插值模式的空间扩张拓扑优化。建立了双向插值模式拓扑优化问题的数学模型,构建了基于边界单元敏度信息的空间扩张策略,并... 针对传统拓扑优化中对中间密度单元处理的单向性及初始设计域选择过裕而使求解规模增大的问题,提出一种基于双向插值模式的空间扩张拓扑优化。建立了双向插值模式拓扑优化问题的数学模型,构建了基于边界单元敏度信息的空间扩张策略,并提出降低空间扩张拓扑优化问题求解规模的技术,最后通过算例验证了其可行性。算例表明,利用空间扩张策略仅对敏度进行插值的模式相对于基于刚度和敏度进行双向插值的模式和传统带惩罚指数的固体各向同性微结构模式,在优化设计中更具有全局性,不用过滤便可以高效地得到边界清晰的拓扑优化结果,且具有较小的目标设计值和较少的迭代步数。 展开更多

关键词 双向插值模式 拓扑优化 空间扩张 变密度法 工程结构设计

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基于改进双向渐进结构法的岸桥门框结构拓扑优化 被引量：1

14

作者 张氢 冯文宗 +2 位作者 孙远韬 秦仙蓉 霍佳雨 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第2期1-8,共8页

针对拓扑优化过程中存在的数值不稳定问题、优化后的结构呈现病态不利于转化为工程上可以实施的问题,文中采用基于统一排序的单元增删方法,提出了一种在双渐进结构法中改进增删单元最大增加率和单元最大删除率的策略,通过限制拓扑优化... 针对拓扑优化过程中存在的数值不稳定问题、优化后的结构呈现病态不利于转化为工程上可以实施的问题,文中采用基于统一排序的单元增删方法,提出了一种在双渐进结构法中改进增删单元最大增加率和单元最大删除率的策略,通过限制拓扑优化过程中相邻的两个迭代步结构相差过大,确保迭代过程中变化平稳。对岸桥的门框结构进行验证,结合岸桥的特点,进行合理的模型简化,建立了岸桥的有限元模型。选择小车在大梁上的4个典型位置作为计算工况,对岸桥进行不同工况下拓扑优化,并对优化结果重构,为岸桥的设计提供了启示。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化 岸边集装箱起重机 拓扑优化

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基于应力分析的桁架结构双向拓扑优化方法 被引量：3

15

作者 何林伟 蔡国平 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期269-273,352,共5页

结构拓扑优化问题的研究多是采用基结构的思路,通过删除在设计区域内的不必要单元来得到结构的最优拓扑构型。本文探索了一种增加单元与删除单元相结合的双向拓扑优化方法,采用了网格与杆件两类单元对桁架进行分析:在高应力杆件单元周... 结构拓扑优化问题的研究多是采用基结构的思路,通过删除在设计区域内的不必要单元来得到结构的最优拓扑构型。本文探索了一种增加单元与删除单元相结合的双向拓扑优化方法,采用了网格与杆件两类单元对桁架进行分析:在高应力杆件单元周围生成新网格单元,并且删除低应力的杆单元,结构逐渐进化,从而得到优化的拓扑构型。文章最后通过数值算例,表明该方法是可行的。 展开更多

关键词 桁架结构 双向拓扑优化 应力

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双向固定网格渐进结构优化方法 被引量：1

16

作者 刘毅 金峰 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期526-529,共4页

近年来发展的渐进结构优化方法是一种有前途的结构拓扑和形状优化方法。本文在渐进结构优化方法的框架内建立了统一敏感度的概念,并基于固定网格有限元技术,发展了一种新的增加材料技术,提出了双向固定网格渐进结构优化方法。将该方法... 近年来发展的渐进结构优化方法是一种有前途的结构拓扑和形状优化方法。本文在渐进结构优化方法的框架内建立了统一敏感度的概念,并基于固定网格有限元技术,发展了一种新的增加材料技术,提出了双向固定网格渐进结构优化方法。将该方法应用于复合材料壳结构开孔形状优化,以孔周等Tsai-Hill强度值作为优化目标,可以得到合理的最优解,证明了双向固定网格渐进结构优化方法的适用性。不同的初始点能得到几乎相同的最优解,展示了本文方法良好的全局最优性。 展开更多

关键词 渐进结构优化 双向 固定网格 孔形优化 复合材料

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基于畸变比能全局化策略的应力拓扑优化 被引量：3

17

作者 高云凯 马超 +1 位作者 刘哲 徐亚男 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2169-2178,共10页

针对受体积约束的应力最小化连续体结构拓扑优化,提出一种改进的双向渐进结构优化方法.使用Kreisselmeier-Steihauser函数建立畸变比能的全局化函数,以克服应力优化计算量大的难题.利用伴随变量法求解单元灵敏度,并引入灵敏度过滤及修... 针对受体积约束的应力最小化连续体结构拓扑优化,提出一种改进的双向渐进结构优化方法.使用Kreisselmeier-Steihauser函数建立畸变比能的全局化函数,以克服应力优化计算量大的难题.利用伴随变量法求解单元灵敏度,并引入灵敏度过滤及修正方法稳定优化过程.双向渐进结构优化方法通过逐渐增加和删除单元,使结构进化至最优构型.3个典型的拓扑优化算例结果表明:提出的方法可有效提升应力拓扑优化的计算效率;与柔度最小化拓扑优化相比,使用适当的凝聚函数参数消除了结构中的应力集中效应,最优设计中的最大应力值较原设计有不同程度下降,提高了结构的强度.双向渐进结构优化方法使用离散设计变量避免了应力奇异现象,拓扑优化结果的边界清晰. 展开更多

关键词 拓扑优化 畸变比能 凝聚函数 双向渐进结构优化 结构设计

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基于增材制造各向异性的强度约束拓扑优化 被引量：1

18

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

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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

19

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

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考虑疲劳性能的驾驶室拓扑优化设计 被引量：1

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作者 高云凯 张锁 袁泽 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期468-476,450,共10页

针对某重型货车驾驶室台架疲劳试验出现破坏问题,提出了以疲劳寿命最大化为目标的双向渐进结构优化方法(FA-BESO)。首先,进行驾驶室的台架试验,找到驾驶室疲劳薄弱位置。进一步推导单元低周疲劳分析的灵敏度,以此值作为单元删减依据,通... 针对某重型货车驾驶室台架疲劳试验出现破坏问题,提出了以疲劳寿命最大化为目标的双向渐进结构优化方法(FA-BESO)。首先,进行驾驶室的台架试验,找到驾驶室疲劳薄弱位置。进一步推导单元低周疲劳分析的灵敏度,以此值作为单元删减依据,通过对有限元软件进行二次开发来实现连续体结构的FA-BESO。接着,通过标准算例验证了此方法的有效性。最后,为提高优化效率,建立驾驶室的梁骨架简化模型,并验证了简化模型对于疲劳破坏位置具有良好预测性,将该算法运用到A柱加强板的考虑疲劳性能的拓扑优化中,优化结果表明,驾驶室的疲劳寿命可比优化前提高2倍,验证了FA-BESO提高驾驶室疲劳寿命的可行性。 展开更多

关键词 驾驶室 疲劳分析 拓扑优化 双向渐进结构法

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