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基于水平集带方法的柔顺机构拓扑优化研究
被引量：
1
1
作者
魏鹏
何磊
+3 位作者
许伟鹏
陈起
刘杰
龙凯
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期93-101,共9页
水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不...
水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不连续性,容易出现数值不稳定、初始设计依赖性等问题。近年来水平集带方法的提出可以有效改善这一现象,成为提升水平集方法拓扑表达能力的重要手段。本文将水平集带引入到参数化水平集拓扑优化方法中,并对其在柔顺机构优化设计问题中的应用开展研究。水平集带方法在水平集函数的零水平集附近引入水平集带区域,采用水平集函数插值可以得到带宽范围内[0,1]区间连续分布的材料密度,并在优化过程中通过逐渐减小水平集带的宽度使带宽范围内的材料密度逐渐收敛至0-1分布。该方法结合了变密度法的优势,使优化过程中材料密度变化保持连续,可以提升参数化水平集方法的稳定性,得到更优的目标函数值,并有效改善水平集方法的初始设计依赖性问题。本文通过多个柔顺机构的拓扑优化算例从不同初始设计、不规则设计域及几何非线性等多方面分析和验证了该方法的有效性,计算结果表明该方法对面向实际工程的复杂设计问题具有较好的适用性。
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关键词
拓扑优化
柔顺机构
参数化水平集方法
水平集带方法
几何非线性
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职称材料
内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压力学性能
被引量：
1
2
作者
康澜
陈炫
洪书涛
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期101-113,共13页
钢管混凝土作为一种发展前景广阔的结构形式,具有较好的承载力和塑性变形能力。矩形钢管混凝土柱作为其中常见的一种形式,在实际工程中的应用较为广泛。该研究基于矩形钢管混凝土在实际应用中存在的长短边约束不一致和对核心混凝土约束...
钢管混凝土作为一种发展前景广阔的结构形式,具有较好的承载力和塑性变形能力。矩形钢管混凝土柱作为其中常见的一种形式,在实际工程中的应用较为广泛。该研究基于矩形钢管混凝土在实际应用中存在的长短边约束不一致和对核心混凝土约束不足两个问题,探究一种新型的矩形钢管混凝土构件,即内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱。为此,对11根内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱、2根内置跑道形箍筋的矩形钢管混凝土柱、2根普通矩形钢管混凝土柱开展了轴压力学性能试验,重点分析了并束距、钢管壁厚、混凝土强度等级、箍筋间距、箍筋直径、内置用钢量等重要参数对内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力和延性的影响规律。结果表明:在总用钢量不变的情况下,将矩形钢管的壁厚减薄,并加工成异形箍筋内置于核心混凝土中,能够有效地提高试件的轴压承载力和延性;内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压过程可以分为4个阶段——弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段、下降段;相比于普通矩形钢管混凝土柱,内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱有更为饱满的塑性强化段。在试验和参数分析结果的基础上,采用已有的约束混凝土本构模型,推导得到内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式。该研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。
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关键词
内置异形箍筋
轴压力学性能
轴压承载力
矩形钢管混凝土柱
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职称材料
题名
基于水平集带方法的柔顺机构拓扑优化研究
被引量：
1
1
作者
魏鹏
何磊
许伟鹏
陈起
刘杰
龙凯
机构
华南理工大学土木与交通学院/亚热带建筑与城市科学全国重点实验室
广东技术师范
大学
机电
学院
燕山
大学
机械工程
学院
华北电力
大学
新能源电力系统国家
重点
实验室
出处
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期93-101,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2020YFB1709401)
国家自然科学基金资助项目(12072114)
+1 种基金
广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2023A1515012830)
广东省现代土木工程技术重点实验室资助项目(2021B1212040003)。
文摘
水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不连续性,容易出现数值不稳定、初始设计依赖性等问题。近年来水平集带方法的提出可以有效改善这一现象,成为提升水平集方法拓扑表达能力的重要手段。本文将水平集带引入到参数化水平集拓扑优化方法中,并对其在柔顺机构优化设计问题中的应用开展研究。水平集带方法在水平集函数的零水平集附近引入水平集带区域,采用水平集函数插值可以得到带宽范围内[0,1]区间连续分布的材料密度,并在优化过程中通过逐渐减小水平集带的宽度使带宽范围内的材料密度逐渐收敛至0-1分布。该方法结合了变密度法的优势,使优化过程中材料密度变化保持连续,可以提升参数化水平集方法的稳定性,得到更优的目标函数值,并有效改善水平集方法的初始设计依赖性问题。本文通过多个柔顺机构的拓扑优化算例从不同初始设计、不规则设计域及几何非线性等多方面分析和验证了该方法的有效性,计算结果表明该方法对面向实际工程的复杂设计问题具有较好的适用性。
关键词
拓扑优化
柔顺机构
参数化水平集方法
水平集带方法
几何非线性
Keywords
topology optimization
compliant mechanism
parametrized level set method
level set band method
geometrical nonlinearity
分类号
TB125 [理学—工程力学]
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职称材料
题名
内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压力学性能
被引量：
1
2
作者
康澜
陈炫
洪书涛
机构
华南理工大学土木与交通学院/亚热带建筑与城市科学全国重点实验室
出处
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期101-113,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(52178286)
广东省现代土木工程技术重点实验室资助项目(2021B1212040003)。
文摘
钢管混凝土作为一种发展前景广阔的结构形式,具有较好的承载力和塑性变形能力。矩形钢管混凝土柱作为其中常见的一种形式,在实际工程中的应用较为广泛。该研究基于矩形钢管混凝土在实际应用中存在的长短边约束不一致和对核心混凝土约束不足两个问题,探究一种新型的矩形钢管混凝土构件,即内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱。为此,对11根内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱、2根内置跑道形箍筋的矩形钢管混凝土柱、2根普通矩形钢管混凝土柱开展了轴压力学性能试验,重点分析了并束距、钢管壁厚、混凝土强度等级、箍筋间距、箍筋直径、内置用钢量等重要参数对内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力和延性的影响规律。结果表明:在总用钢量不变的情况下,将矩形钢管的壁厚减薄,并加工成异形箍筋内置于核心混凝土中,能够有效地提高试件的轴压承载力和延性;内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压过程可以分为4个阶段——弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段、下降段;相比于普通矩形钢管混凝土柱,内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱有更为饱满的塑性强化段。在试验和参数分析结果的基础上,采用已有的约束混凝土本构模型,推导得到内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式。该研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。
关键词
内置异形箍筋
轴压力学性能
轴压承载力
矩形钢管混凝土柱
Keywords
built-in profiled stirrup
axial compressive behavior
axial bearing capacity
rectangular concrete-filled steel tube column
分类号
TU375 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于水平集带方法的柔顺机构拓扑优化研究
魏鹏
何磊
许伟鹏
陈起
刘杰
龙凯
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
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职称材料
2
内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压力学性能
康澜
陈炫
洪书涛
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
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