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连续体结构拓扑优化设计及其在天线结构设计中的应用

连续体结构拓扑优化是结构优化中的难点和热点问题,也是结构优化领域的前沿课题之一,本文以连续体结构为研究对象,分别就连续体拓扑优化的材料插值方法、数学求解算法及解决拓扑优化中数值计算不稳定性的方法等三方面进行了比较深入而系统地研究。针对变密度方法中SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)和RAMP(Rational Approximation of Material Properties)两种模型在惩罚函数方面的不足,提出了一种新的Sigmod惩罚函数。基于新的惩罚函数,推导并应用了适用于大型结构、多设计变量的准则法。在对克服数值计算不稳定性方法的系统介绍基础上,重点分析并应用了敏度过滤技术。建立了基于进化结构方法,以位移为约束的优化模型,运用能量准则进行优化计算。通过具体算例,验证了方法的可行性与有效性,并成功地将拓扑优化设计方法应用到天线背架结构的优化设计中,具有重要的参  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京工业大学
北京工业大学

位移约束下的多材料连续体结构拓扑优化研究

结构拓扑优化(Topology Optimization)是根据设计域内的负载情况、约束条件和性能指标来优化材料分布,寻求结构的最佳传力路径。由于其可以在满足结构性能的前提下,有效降低材料用量,并且其新颖的拓扑构形可以为工程创新设计提供方案,因此受到了众多学者和工程设计人员的青睐。另外,随着科学技术和优化理论在实际工程结构设计中的不断发展,单一材料的结构拓扑优化已经不能满足结构设计领域多样性和多元化所提出的高精尖要求。目前,多材料连续体结构拓扑优化是结构概念性设计领域具有挑战性的前沿课题之一,同时对于解决实际工程应用问题具有重要的理论意义。本文基于隋允康教授于1996年提出的独立、连续、映射(Independent Continuous Mapping,ICM)方法,建立了在满足结构位移约束的条件下,以结构重量最轻为目标函数的连续体结构拓扑优化模型;讨论了过滤函数与约束条件对拓扑优化结果的影响;研究了不同位移约束及不同弹性模量比...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

基于变密度法的连续体结构拓扑优化研究

连续体结构拓扑优化是结构优化中的前沿和热点问题之一。本文以连续体结构为研究对象,分别就连续体拓扑优化的材料插值方法、优化中的数值计算不稳定性现象的分类和解决策略、以及数值求解算法等方面进行了比较深入的研究。主要工作如下:1)针对变密度法中SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)法在惩罚函数方面的不足,提出了一种改进的修正SIMP法惩罚函数,并进行了算例验证,结果表明新的惩罚函数具有优化结果稳定、收敛快等优越性。2)基于变密度法的基本思想,提出了一种构建插值模型的新思路,给出了具体的插值模型数学形式,进行了相关的数例验证。3)建立了基于修正SIMP法惩罚函数,以最小柔度为目标的优化模型,将连续体结构拓扑优化设计方法应用到天线背架结构的优化设计中,得出了较为合理的拓扑结构形式。  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

《机械科学与技术》2009年10期
机械科学与技术

基于多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化

为了能够更好的在优化域中寻找全局最优解,将多岛遗传算法(MIGA)应用到连续体结构拓扑优化中,以二...  (本文共5页) 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

连续体结构拓扑优化理论与应用研究

连续体结构拓扑优化是结构优化中的难点和热点问题,也是结构优化领域的前沿课题之一,本文以连续体结构为研究对象,分别就连续体拓扑优化的表达方式和材料插值方法、连续体拓扑优化的求解算法、去除拓扑优化中数值计算不稳定性的方法、拓扑优化在微机电系统设计中的应用和基于功能约束的拓扑优化方法等几个专题深入而系统地研究了连续体结构拓扑优化的相关理论和应用。在比较研究结构拓扑不同表达方法基础上,建立了连续体结构拓扑优化的一般表达公式,通过合理的优化算法,并在优化过程中配以消除数值计算不稳定性的方法,从而实现了连续体结构拓扑优化问题的稳定可靠求解,并将研究的算法应用于微机电系统和工程研究中,取得了较好效果。结构拓扑的表达和描述是拓扑优化的基础,文章首先对拓扑优化的拓扑表达方式和材料插值模型进行了研究,系统研究了均匀化理论和 SIMP 材料插值方法,建立了基于SIMP 理论的连续体结构拓扑优化模型,为后续的拓扑优化理论和应用研究做了准备。优化求解算法...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

基于变密度法的连续体结构拓扑优化

结构的拓扑优化技术能够在给定载荷及约束条件下,寻找到使结构设计目标最优化的材料密度分布,让设计的结构利用材料更经济、受力分布更合理,从而带来显著的经济效益。结构拓扑的改进可以极大的改善结构性能或减轻结构重量,成为近年来国内外研究热点。拓扑优化是产品的创新性概念设计阶段,尽管经过研究人员的不懈努力,这一领域的研究已经取得了很大的进展,但仍存在一些问题值得进一步深入探讨。本文的研究对象是连续体结构,分别就拓扑优化的基本理论和方法、优化中参数的影响、基于变密度法的拓扑优化准则算法及密度差值函数等方面进行了比较深入的研究。论文的主要研究工作:1、利用HyperWorks软件对拓扑优化过程中的优化参数对优化结果的影响进行详细的分析与研究,得出优化参数对于优化结果影响的一般规律。并结合参数的影响,探讨拓扑优化中出现数值不稳定现象的原因。2、通过工程实例,对不同工况下的结构进行拓扑优化,详细分析不同工况对于优化结果的影响,并通过对比不同材料下...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>