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

1

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

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基于BESO算法的高桩承台式水平轴风力机支撑结构优化 被引量：1

2

作者 占玲玉 何文君 +4 位作者 周岱 韩兆龙 朱宏博 张凯 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期939-947,共9页

研究大型水平轴风力机塔筒的合理支撑结构形式对风力发电结构系统安全至关重要.针对高桩承台式水平轴风力机,基于反比例型删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,拓扑优化风力机塔筒结构,根据计算流体动力学方法和桩土相互作用原理,建立... 研究大型水平轴风力机塔筒的合理支撑结构形式对风力发电结构系统安全至关重要.针对高桩承台式水平轴风力机,基于反比例型删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,拓扑优化风力机塔筒结构,根据计算流体动力学方法和桩土相互作用原理,建立考虑桩土作用的风力机结构风致动力响应数值模型,比较分析优化前后风力机结构动力响应特性,验证结构优化方法的可靠性.经拓扑优化得到新的高桩承台水平轴风力机支撑结构,相较于初始结构,优化后的支撑结构风致动力响应显著降低,成果可为高桩承台式水平轴风力机支撑结构设计优化提供技术参考. 展开更多

关键词 水平轴风力机 高桩承台式风力机基础 双向渐进结构优化算法 风致动力响应

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基于加权几何平均迭代的改进BESO法 被引量：4

3

作者 余威 韩艳彬 +1 位作者 种永刚 鲁世红 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期416-421,共6页

为了解决传统双向渐进结构优化法中存在迭代历程易出现局部振荡现象、算法效率低的问题,提出了一种基于加权几何平均迭代的改进双向渐进结构优化法。通过研究当前迭代步灵敏度权重因子和历史迭代步敏度权重因子对结构优化过程的影响程度... 为了解决传统双向渐进结构优化法中存在迭代历程易出现局部振荡现象、算法效率低的问题,提出了一种基于加权几何平均迭代的改进双向渐进结构优化法。通过研究当前迭代步灵敏度权重因子和历史迭代步敏度权重因子对结构优化过程的影响程度,与当前迭代步敏度权重因子对应的迭代历程变化趋势,实现了最优当前迭代步敏度权重因子的优化选择。3个经典算例验证了较原生过滤法与基于算术平均的过滤法两种处理方法,本文方法在保持了同等刚度的同时,减轻了迭代历程的震荡程度,显著提高了迭代的稳定性,减少了迭代次数,效率提高了10%~37.5%,说明该方法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化法 均化处理 加权几何平均 权重因子

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基于双向渐进结构优化算法的预制拼装箱梁剪力键设计研究 被引量：5

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作者 刘世明 黄如妍 +2 位作者 孙宝珊 巴松涛 李晓克 《世界桥梁》 北大核心 2024年第4期77-84,共8页

为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷... 为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷载组合作用下的布置规律。结果表明:轴力作用时剪力键应布置于顶板;剪力作用时剪力键应布置于腹板和底板;扭矩作用时剪力键应布置在顶板、腹板交接处和腹板外侧;横桥向弯矩作用时剪力键应布置于顶板、腹板下侧和底板;竖向弯矩作用时,剪力键应布置于顶板翼缘。轴剪组合作用下,当剪力占比小于50%时,轴力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比达95.24%时,剪力对剪力键布置起控制作用。弯剪组合作用下,当剪力占比超过4.76%时,剪力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比小于0.50%时,横桥向弯矩对剪力键布置起控制作用。扭剪组合作用下,当剪力占比超过0.10%时,剪力对剪力键布置起控制作用。预制拼装箱梁剪力键布置受荷载类型及荷载组合影响显著,应考虑不同位置剪力键的实际受力状况进行设计。 展开更多

关键词 节段预制拼装箱梁 剪力键布置 双向渐进结构优化算法 传力机理 单项荷载 荷载组合 设计优化 有限元法

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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

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基于T700碳纤维复合材料的箱体结构优化设计 被引量：6

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作者 丁浩 罗应许 朱世根 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期153-158,共6页

为得到深海工况下轻质高强度复合材料箱体设计方案,运用有限元软件ABAQUS,基于最大应力准则使用FORTRAN语言编写用户材料子程序(UMAT),建立了1 MPa压力下T700碳纤维复合材料箱体的强度仿真模型。通过对箱体的加强筋设计、外形设计和铺... 为得到深海工况下轻质高强度复合材料箱体设计方案,运用有限元软件ABAQUS,基于最大应力准则使用FORTRAN语言编写用户材料子程序(UMAT),建立了1 MPa压力下T700碳纤维复合材料箱体的强度仿真模型。通过对箱体的加强筋设计、外形设计和铺层结构设计,以及使用分级递进优化设计方法对其结构进行优化,最终得到了轻质化高强度的压力下箱体设计方案。优化仿真分析结果表明:复合材料箱体采用井字框加强筋和圆角过渡外形设计时,能够有效增加结构强度,减少箱体质量。 展开更多

关键词 拉伸实验 结构设计 仿真分析 分级递进算法优化

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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

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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

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基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究 被引量：9

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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

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跨流域调水工程的发电影响分析模型研究 被引量：1

9

作者 赵丽伟 陈仕军 +3 位作者 黄炜斌 马光文 陶春华 杨会刚 《水电能源科学》 北大核心 2022年第8期198-202,共5页

为研究跨流域调水工程对下游流域梯级水电站群的发电量及电量结构影响,选取梯级电站枯水期最小出力最大化及年发电量最大两个目标,建立了跨流域调水工程的发电影响分析模型,采用逐步优化算法求解模型,并以西南地区的跨流域调水工程为例... 为研究跨流域调水工程对下游流域梯级水电站群的发电量及电量结构影响,选取梯级电站枯水期最小出力最大化及年发电量最大两个目标,建立了跨流域调水工程的发电影响分析模型,采用逐步优化算法求解模型,并以西南地区的跨流域调水工程为例,研究“年内均匀调水”方式和“丰水期多调枯水期少调”方式的梯级电站年发电量及其结构影响。结果表明,随着来水频率的增加,两种调水方式对梯级电站的年发电量影响逐渐增大,平、枯、特枯年份两种调水方式的电量损失比例分别为6.59%、8.03%、10.14%和6.08%、6.97%、8.24%;“年内均匀调水”方式对枯水期的发电影响较大,相较于“丰水期多调枯水期少调”方式会进一步加剧西南水电大省在电力供应方面的“丰裕枯缺”矛盾;该模型可为跨流域调水工程论证决策提供技术支持。 展开更多

关键词 跨流域调水工程 发电影响分析模型 电量结构 逐步优化算法 调水方式

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考虑质量约束的多相材料结构拓扑优化新方法 被引量：2

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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

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材料多等级双向演化结构优化算法

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作者 张鹄志 黄垚森 +1 位作者 李永贵 尹斌 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1726-1733,共8页

经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元... 经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元在不同材料等级间的升降,开发出材料多等级BESO算法。通过深梁算例对比新算法与经典BESO算法在优化能力上的差异,并探讨材料等级数对优化过程和结果的影响。研究结果表明:算例在优化运行至折算体积率为0.3时,单一材料的经典BESO算法,双材料、三材料和四材料的材料多等级BESO算法,解的柔顺度指标分别为0.818×10^(4),0.785×10^(4),0.775×10^(4)和0.768×10^(4)N·mm,耗时分别为4,8,12和18 min。算例在优化运行至绝对体积率为0.3时,三材料的材料多等级BESO解中占比高的材料2和材料3,变异系数分别为0.11和0.26,而经典BESO解中单一材料的变异系数为4.88。因此,与经典BESO算法相比,材料多等级BESO算法可以得到柔顺度更低,更符合优化目标的解,即更优的解。同时演化出的杆系结构拓扑更清晰,材料利用率更高。材料等级数越多,越能通过不同等级的材料分布反映构件受力机理,显微构件受力细节,但会引起耗时增加,实际优化应用时应权衡精度与效率以选择合适材料等级数。 展开更多

关键词 结构优化 拓扑优化 beso算法 材料多等级 结构柔顺度

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