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Topology Optimization in Damping Structure Based on ESO
1
作者 郭中泽 陈裕泽 侯强 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS 2008年第4期293-298,共6页
The damping material optimal placement for the structure with damping layer is studied based on evolutionary structural optimization (ESO) to maximize modal loss factors. A mathematical model is constructed with the o... The damping material optimal placement for the structure with damping layer is studied based on evolutionary structural optimization (ESO) to maximize modal loss factors. A mathematical model is constructed with the objective function defined as the maximum of modal loss factors of the structure and design constraints function defined as volume fraction of damping material. The optimal placement is found. Several examples are presented for verification. The results demonstrate that the method based on ESO is effective in solving the topology optimization of the structure with unconstrained damping layer and constrained damping layer. This optimization method suits for free and constrained damping structures. 展开更多
关键词 机械设计 减振 隔振 理论
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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
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:3
3
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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声子晶体能带结构仿真的CS-FEM方法及其在拓扑优化设计中的应用
4
作者 赵跃 王刚 《河北工业大学学报》 CAS 2024年第1期1-10,共10页
针对声子晶体拓扑优化设计时能带结构和灵敏度计算效率低的缺陷,构造了一种Cell-based光滑有限元法模型(CS-FEM),并结合双向渐进结构优化法(BESO)实现了声子晶体的带隙最大化设计。基于四边形单元构造光滑子域,将梯度光滑技术与Bloch定... 针对声子晶体拓扑优化设计时能带结构和灵敏度计算效率低的缺陷,构造了一种Cell-based光滑有限元法模型(CS-FEM),并结合双向渐进结构优化法(BESO)实现了声子晶体的带隙最大化设计。基于四边形单元构造光滑子域,将梯度光滑技术与Bloch定理结合,构建了声子晶体能带结构计算的CS-FEM数值模型,并将其用于正问题的仿真模拟。在渐进优化准则下,通过BESO算法完成了声子晶体的优化设计。数值算例表明:CS-FEM能够适当软化离散系统的刚度,提供更加准确、高效的能带结构仿真结果;基于CS-FEM进行正问题的计算,在优化设计中得到了最优的拓扑构型,并有效地提高了优化效率,对于实现声子晶体的高效设计具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 声子晶体 拓扑优化 光滑有限元法 梯度光滑技术 双向渐进结构优化法
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一种变位移约束限的结构拓扑优化方法 被引量:9
5
作者 荣见华 邢晓娟 邓果 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期431-439,共9页
针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了... 针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法.在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,形成和引进了新的位移约束限.另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略.为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法.结合对偶求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法.给出的算例表明该方法没有目标函数的振荡现象,且验证了该方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 拓扑优化 位移约束 连续体结构 ICM方法 渐进结构优化
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加窗渐进结构优化算法 被引量:9
6
作者 王磊佳 张鹄志 祝明桥 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1037-1044,共8页
渐进结构优化算法通常用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构的设计。但其删除准则的缺陷易引起计算效率低等一系列问题。本文对删除准则进行了改进,提出了加窗渐进结构优化算法。该算法引入结构整体平均应变能密度作为单元删除准则,同... 渐进结构优化算法通常用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构的设计。但其删除准则的缺陷易引起计算效率低等一系列问题。本文对删除准则进行了改进,提出了加窗渐进结构优化算法。该算法引入结构整体平均应变能密度作为单元删除准则,同时将单元删除率设定为窗口可调的自适应状态。该算法一定程度上解决了传统渐进结构优化算法中计算效率较低和优化过程易发生畸变的问题,且推广至高阶有限元单元应用后扩大了其应用范围。通过与Michell理论解对比,其构造的拓扑的可靠性也得到了证明。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 渐进结构优化算法 计算效率 加窗
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基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法 被引量:6
7
作者 匡兵 李应弟 +1 位作者 刘夫云 刘娟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期15-21,共7页
在渐进结构优化方法中,单元密度的进化步长是获得全局最优解的关键因素之一。为了提高渐进结构优化方法的全局寻优能力,提出一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法。该方法根据各单元对结构性能影响的权重系数,建立单元... 在渐进结构优化方法中,单元密度的进化步长是获得全局最优解的关键因素之一。为了提高渐进结构优化方法的全局寻优能力,提出一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法。该方法根据各单元对结构性能影响的权重系数,建立单元密度进化步长的控制模型以控制主/次要单元的删除速率和添加速率,减小灵敏度误差并抑制灰度单元的产生。在控制单元密度进化步长的基础上结合双向渐进结构优化方法中添加单元的特点,以避免由于误删单元导致优化失败。同时,采用灵敏度再分配技术抑制棋盘格式以获得更平滑的优化构形。最后,通过两个算例验证了本文方法能有效地通过控制单元密度进化步长提高全局寻优能力。 展开更多
关键词 渐进结构优化方法 单元密度进化步长 权重系数 灵敏度误差 棋盘格式
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一种变频率约束限的结构拓扑优化方法 被引量:4
8
作者 邢晓娟 荣见华 邓果 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期56-60,共5页
针对仅频率约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种变频率约束限的结构拓扑优化方法。在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,依据... 针对仅频率约束和重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种变频率约束限的结构拓扑优化方法。在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,依据结构频率和其约束限,形成和引进了新的频率约束限。另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略。为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元。结合拉格朗日乘子法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法。给出的算例表明该方法没有目标函数的振荡现象,且验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 拓扑优化 频率约束 连续体结构 ICM方法 渐进结构优化
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连续体结构拓扑优化方法评述 被引量:89
9
作者 夏天翔 姚卫星 《航空工程进展》 2011年第1期1-11,55,共12页
连续体结构拓扑优化在优化中能产生新的构型,对实现自动化智能结构设计具有重要意义。目前,连续体结构拓扑优化方法主要有:均匀化方法、变厚度法、变密度法、渐进结构优化方法、水平集法、独立连续映射方法。本文首先系统回顾了以上方... 连续体结构拓扑优化在优化中能产生新的构型,对实现自动化智能结构设计具有重要意义。目前,连续体结构拓扑优化方法主要有:均匀化方法、变厚度法、变密度法、渐进结构优化方法、水平集法、独立连续映射方法。本文首先系统回顾了以上方法的发展历程,介绍了它们的研究现状。其次,通过对比以上拓扑优化方法对若干典型算例的优化结果,表明以上方法都有较好的减重效果。最后,对以上方法进行了总结,列出了它们的优缺点和发展方向。 展开更多
关键词 拓扑优化 均匀化方法 变厚度法 变密度法 渐进结构优化方法 水平集法 独立连续映射方法
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拓扑优化设计方法与经验设计方法的RC开孔深梁对比试验研究 被引量:4
10
作者 张鹄志 徐文韬 +1 位作者 戚菁菁 黄垚森 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期128-136,共9页
为推动拓扑优化方法早日应用到钢筋混凝土深梁工程设计中,研究多目标优化算法并展开试验验证是实现此目的的必经之路。为此,开展分别按钢筋应力多目标ESO和经验设计方法设计的一组开孔深梁对比试验。试验结果表明,相较于经验设计方法,... 为推动拓扑优化方法早日应用到钢筋混凝土深梁工程设计中,研究多目标优化算法并展开试验验证是实现此目的的必经之路。为此,开展分别按钢筋应力多目标ESO和经验设计方法设计的一组开孔深梁对比试验。试验结果表明,相较于经验设计方法,钢筋应力多目标ESO设计的试件在节省用钢量和基本保持承载力的前提下,变形能力和耗能能力大幅提升,受力钢筋能更充分发挥强度,同时改良了深梁脆性破坏的常规形态。造成这种改进的根本原因,是钢筋应力多目标ESO综合考虑了2个优化目标,设计的斜向钢筋能有效补强传力路径中垂直于受压混凝土的受拉方向,更契合深梁的受力机理。钢筋应力多目标ESO方法可供日后钢筋混凝土深梁工程设计参考。 展开更多
关键词 钢筋混凝土开孔深梁 静力试验 渐进结构优化 结构优化设计 经验设计方法 传力路径
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拓扑优化研究方法综述 被引量:33
11
作者 陈敏志 张旭明 徐冯君 《山西建筑》 2005年第21期63-64,共2页
根据两个基本原理把拓扑优化方法分为退化法和进化法两大类,分别介绍了各主要的拓扑优化设计方法,对这些方法进行了比较,并指出各方法适用的范围,介绍了当前拓扑优化的研究热点,并对结构拓扑优化的未来作了展望。
关键词 结构拓扑优化 退化法 进化法 优化算法
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复合材料后掠机翼的气动弹性剪裁方法研究 被引量:6
12
作者 白俊强 辛亮 +2 位作者 刘艳 华俊 李国俊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期843-848,共6页
提出了一种混合多级结构优化算法,以大展弦比复合材料后掠机翼为研究对象进行了气动弹性剪裁设计。在满足强度、变形约束等前提下,以梁、肋、蒙皮厚度,对结构重量进行最小化设计;继续以减重为目标,满足颤振速度的约束,优化蒙皮各铺层的... 提出了一种混合多级结构优化算法,以大展弦比复合材料后掠机翼为研究对象进行了气动弹性剪裁设计。在满足强度、变形约束等前提下,以梁、肋、蒙皮厚度,对结构重量进行最小化设计;继续以减重为目标,满足颤振速度的约束,优化蒙皮各铺层的比例,并分析了优化中铺层比例对颤振速度的影响;采用遗传算法优化蒙皮的铺层顺序,以增大机翼的颤振速度。研究表明:混合多级结构优化不仅可以减轻机翼的结构重量,还能大大提高机翼的颤振速度;铺层比例优化结果表明较高的±45°铺层比例能使刚度分布更加合理高效。 展开更多
关键词 复合材料 后掠翼 气动弹性剪裁设计 混合多级结构优化算法 颤振
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燃气涡轮发动机压气机轮盘拓扑优化设计方法 被引量:8
13
作者 林旭斌 黄生勤 洪杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期830-837,共8页
为填补国内发动机设计体系初始阶段的不足,基于渐进结构法建立了一套适用于燃气发动机压气机转子轮盘的拓扑优化设计方法,充分考虑工程需求,对优化过程中可能出现的主结构断裂、封闭环腔结构问题,以及优化过程不可逆的缺陷,分别提出了... 为填补国内发动机设计体系初始阶段的不足,基于渐进结构法建立了一套适用于燃气发动机压气机转子轮盘的拓扑优化设计方法,充分考虑工程需求,对优化过程中可能出现的主结构断裂、封闭环腔结构问题,以及优化过程不可逆的缺陷,分别提出了限定全局与优化子步中可优化域、人为控制优化进程等应对措施。以轮缘径向位移协调为目标的算例表明,该方法有效提高了轮盘处内流道的保形效果,具有流程可行性与结果有效性,从而具备良好的工程实用性。 展开更多
关键词 燃气涡轮发动机 压气机轮盘 结构设计 渐进结构法 拓扑优化
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频率双向渐进优化方法中新的插值技术 被引量:2
14
作者 刘亚萌 王皓 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期68-71,共4页
研究了拓扑结构优化中的插值技术。针对传统的频率双向渐进优化方法所采取的代数外插方式只能用于规则的矩形单元或长方体单元的情形,根据当前结构的主振型,建立静力平衡方程组,从而计算出边界单元新增加结点的模态位移。这种插值技术... 研究了拓扑结构优化中的插值技术。针对传统的频率双向渐进优化方法所采取的代数外插方式只能用于规则的矩形单元或长方体单元的情形,根据当前结构的主振型,建立静力平衡方程组,从而计算出边界单元新增加结点的模态位移。这种插值技术可以将双向渐进优化方法推广运用于任意形状的单元。仿真算例表明,该方法有效可行。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 渐近结构拓扑优化 双向渐近结构拓扑优化 边界单元
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柔性机翼结构拓扑优化设计 被引量:2
15
作者 饶军 胡强 +2 位作者 王琦 张江兵 吴权石 《南昌航空大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第4期23-29,共7页
基于ANSYS软件工作平台,以结构体积最小化为目标函数,应用改进的渐进结构优化方法并且辅以灵敏度分析实现了连续体结构的初次优化;以最佳结构外形边界为目标函数,同时考虑多工况、多材料条件,实现了布局参数的二次优化。对优化结果进行A... 基于ANSYS软件工作平台,以结构体积最小化为目标函数,应用改进的渐进结构优化方法并且辅以灵敏度分析实现了连续体结构的初次优化;以最佳结构外形边界为目标函数,同时考虑多工况、多材料条件,实现了布局参数的二次优化。对优化结果进行ANSYS仿真,经过对比分析表明,优化结果符合结构体积最小化和最佳结构外形边界条件的要求。并为进一步实现形状优化、尺寸优化创造了条件。 展开更多
关键词 优化设计 结构优化 拓扑优化 渐进优化方法 柔性机翼
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基于渐进结构法的散热通道构建技术 被引量:1
16
作者 张林森 丁晓红 熊敏 《通信电源技术》 2015年第2期13-16,共4页
针对高热流密度问题,基于渐进结构优化方法的基本原理,构建高效的散热通道。以热耗散最小为优化目标,建立传热结构数学优化模型;通过敏度计算,将低效单元逐步转换成低导热材料;以若干平面和三维薄壳结构的典型算例为对象,得出优化结果,... 针对高热流密度问题,基于渐进结构优化方法的基本原理,构建高效的散热通道。以热耗散最小为优化目标,建立传热结构数学优化模型;通过敏度计算,将低效单元逐步转换成低导热材料;以若干平面和三维薄壳结构的典型算例为对象,得出优化结果,并与密度法所得结果进行对比;结果表明,渐进结构优化方法不仅适用于平面结构,而且适用于三维薄壳结构的散热通道的构建。 展开更多
关键词 渐进结构法 散热通道 拓扑优化
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形状敏度及水平集在结构优化中的运用
17
作者 王超逸 汤盈盈 《山西建筑》 2008年第7期94-95,共2页
建立了水平集方法和结构优化问题模型,对形状敏度进行了分析,导出了演化水平集方程所需要的速度场,并结合工程实例,证明了其有效性,以推广基于敏度分析的水平集方法在结构优化中的应用。
关键词 结构优化 水平集方法 形状敏度 演化速度场
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改进的双向渐进结构法的基本原理及应用
18
作者 段艳娇 《工程建设与设计》 2011年第S1期27-30,32,共5页
利用传统的渐进结构法(ESO)和双向渐进结构法(BESO)进行结构优化设计,可能会出现"网格依赖性""棋盘效应"以及解的不收敛等数值问题。论文阐述了一种改进的应用于刚度优化的双向渐进结构法,通过在计算单元灵敏度时引... 利用传统的渐进结构法(ESO)和双向渐进结构法(BESO)进行结构优化设计,可能会出现"网格依赖性""棋盘效应"以及解的不收敛等数值问题。论文阐述了一种改进的应用于刚度优化的双向渐进结构法,通过在计算单元灵敏度时引入"过滤策略"和"平均策略"可以很好地解决以上数值问题。阐述了其基本原理和具体步骤,并给出了一些算例来验证其正确性。 展开更多
关键词 结构优化 刚度优化 双向渐进结构法 过滤策略
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改进的双向渐进结构拓扑优化方法
19
作者 牛世鑫 李晶 《山西建筑》 2009年第4期96-97,共2页
对渐进结构优化方法进行了介绍,阐述了双向渐进结构拓扑优化步骤,针对拓扑优化中的常见问题提出了相应的改进措施,给出了拓扑优化的性能评价指标,并结合工程实例验证了改进后方法的有效性,以得到满意的拓扑结果。
关键词 优化设计 双向渐进优化算法 棋盘格现象 振荡 奇异性
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