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基于Optistruct的结构静动力拓扑优化设计 被引量:21
1
作者 吴中博 李书 《航空计算技术》 2006年第6期9-12,共4页
基于Optistruct平台,研究了二维平面薄板及三维结构的静力、动力以及静动力联合的拓扑优化,给出了典型结构的算例,对比了优化参数取值不同时所对应的优化结果,探讨了优化过程中的网格依赖性以及拓扑优化的效率等问题。
关键词 拓扑优化 Optistruct 网格依赖 优化效率
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岩石类材料应变梯度损伤模型研究及应用 被引量:14
2
作者 赵吉东 周维垣 +1 位作者 刘元高 杨若琼 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第7期70-74,共5页
本文提出基于应变梯度的损伤模型 ,并用于材料局部化损伤模拟预测中。在有限元数值计算中对平面问题 ,使用平面高阶连续高精度单元和有限差分方法耦合 ,在保证精度情况下可提高计算效率 ,还避免对传统有限元程序作较大的改动 ;对三维情... 本文提出基于应变梯度的损伤模型 ,并用于材料局部化损伤模拟预测中。在有限元数值计算中对平面问题 ,使用平面高阶连续高精度单元和有限差分方法耦合 ,在保证精度情况下可提高计算效率 ,还避免对传统有限元程序作较大的改动 ;对三维情况 ,本文构造了四面体高阶连续单元。算例表明该模型对于避免有限元数值方法局部化预测模拟的单元网格依赖性有非常好的效果 。 展开更多
关键词 岩石 应变梯度损伤 网络依赖性 高阶连续单元
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连续体结构考虑离散性目标的ICM方法 被引量:11
3
作者 隋允康 彭细荣 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期163-168,共6页
为了使求解位移和应力约束下重量最轻的连续体结构拓扑优化问题的ICM(独立连续映射)方法得到更清晰的拓扑形式,引入拓扑变量离散性条件作为目标之一,与原目标组成多目标规划模型,使拓扑变量向0或1两端靠近,减小了删除率对结果的影响;用... 为了使求解位移和应力约束下重量最轻的连续体结构拓扑优化问题的ICM(独立连续映射)方法得到更清晰的拓扑形式,引入拓扑变量离散性条件作为目标之一,与原目标组成多目标规划模型,使拓扑变量向0或1两端靠近,减小了删除率对结果的影响;用图形处理方法消除了棋盘格现象及网格依赖性;通过初选准有效约束及选择设计区域等,提高了求解效率。算例表明:改进后的算法虽然迭代次数比原算法略多,但更稳键,更实用。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 ICM方法 棋盘格现象 网格依赖性 删除率
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连续体拓扑优化中的过滤算法研究 被引量:9
4
作者 龙凯 左正兴 肖涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1171-1174,共4页
总结分析了拓扑优化中几种克服数值不稳定性现象的方法及其在应用效果、易实施性等方面的特点,提出一个新的过滤模板,其可根据过滤半径过滤指数进行适当调整。通过短悬臂梁位移约束下的拓扑优化设计算例研究了不同过滤对象、过滤半径、... 总结分析了拓扑优化中几种克服数值不稳定性现象的方法及其在应用效果、易实施性等方面的特点,提出一个新的过滤模板,其可根据过滤半径过滤指数进行适当调整。通过短悬臂梁位移约束下的拓扑优化设计算例研究了不同过滤对象、过滤半径、过滤指数和应用策略对拓扑优化结果的影响,计算结果表明该模板能有效消除拓扑优化中的数值不稳定现象。 展开更多
关键词 拓扑优化 棋盘格 网格依赖 过滤算法
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基于应变梯度的损伤局部化研究及应用 被引量:4
5
作者 赵吉东 周维垣 刘元高 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期445-452,共8页
提出一种包含应变梯度项的损伤力学模型,并将其应用于材料的局部化损伤模拟预测中.有限元实现中使用C1连续高精度单元以保证包含应变梯度的影响.简单规则矩形网格情况下将结点处有限差分应变梯度结果与有限元方法结合,可避免对传统有... 提出一种包含应变梯度项的损伤力学模型,并将其应用于材料的局部化损伤模拟预测中.有限元实现中使用C1连续高精度单元以保证包含应变梯度的影响.简单规则矩形网格情况下将结点处有限差分应变梯度结果与有限元方法结合,可避免对传统有限元程序作较大改动,同时能在不降低精度情况下提高计算效率.计算表明该梯度损伤模型可较好避免有限元在局部化模拟时的网格依赖性,预测出的局部化损伤与实际破坏情况非常相近. 展开更多
关键词 应变梯度 损伤局部化 网格依赖性 材料损伤力学 有限元 岩土工程
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牛顿流体挤出胀大模拟的网格依赖性 被引量:6
6
作者 黄树新 江体乾 孙亮 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2002年第2期14-16,共3页
应用有限元法模拟了牛顿流体的挤出胀大,通过方差分析得到胀大结果具有网格依赖性.基于四边形等参单元,得到出口后首排单元沿轴向的长度和近壁处首行单元沿径向的高度显著影响牛顿流体的挤出胀大.
关键词 挤出胀大 四边形等参单元 橡胶加工 牛顿流体 有限元法 方差分析 网格依赖性
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基于非局部Mohr-Coulomb模型的土体渐进破坏分析 被引量:6
7
作者 曲勰 黄茂松 吕玺琳 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期523-530,共8页
软化塑性模型的常规有限元数值分析结果严重依赖网格尺寸,而非局部塑性模型是解决这一问题的有效方法。但现有非局部模型仅能用于von Mises准则,无法用来进行一般软化土体渐进破坏分析。提出了一种改进的针对非局部模型的全隐式应力回... 软化塑性模型的常规有限元数值分析结果严重依赖网格尺寸,而非局部塑性模型是解决这一问题的有效方法。但现有非局部模型仅能用于von Mises准则,无法用来进行一般软化土体渐进破坏分析。提出了一种改进的针对非局部模型的全隐式应力回代迭代计算方法,该方法具有在迭代计算过程中逐步确定弹塑性点的特点,克服了现有算法误差较大及不稳定的缺点。将非局部理论推广到Mohr-Coulomb塑性模型中,使其能用来分析土体稳定性问题。采用局部和非局部模型对两个土体稳定问题,包括条形基础承载力问题和三角形荷载下边坡稳定问题进行渐进破坏分析,数值计算结果表明该方法可以消除软化塑性有限元计算的网格敏感性,起到了正则化的效果。 展开更多
关键词 非局部Mohr-Coulomb模型 有限元 塑性软化 网格敏感性 应力回代算法
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连续体结构拓扑优化改进的敏度修正方法研究 被引量:6
8
作者 朱剑峰 林逸 +1 位作者 陈潇凯 施国标 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1506-1510,共5页
为了消除拓扑优化中的棋盘格现象,在对常用敏度过滤方法的研究基础上,提出了一种新型敏度修正方法来解决数值不稳定性的问题。该方法通过设置中心单元过滤权重对拓扑优化结果进行控制。利用经典的柔度最小化数值算例研究了新型敏度修正... 为了消除拓扑优化中的棋盘格现象,在对常用敏度过滤方法的研究基础上,提出了一种新型敏度修正方法来解决数值不稳定性的问题。该方法通过设置中心单元过滤权重对拓扑优化结果进行控制。利用经典的柔度最小化数值算例研究了新型敏度修正方法对拓扑优化结果的影响,数值分析结果表明,该方法能达到消除棋盘格、网格依赖性现象以及避免边界过度磨平的目的。 展开更多
关键词 拓扑优化 敏度修正 棋盘格 网格依赖性
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一种考虑密度补偿的变过滤半径敏度过滤方法 被引量:4
9
作者 陈垂福 杨晓翔 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期669-675,共7页
固定过滤半径的敏度过滤方法可以有效解决棋盘格现象和网格依赖性,但处理后拓扑优化结果普遍存在边界扩散现象,图形边缘存在大量的灰度单元。提出了一种考虑密度补偿的变过滤半径敏度过滤方法,即正向补偿相对密度为0.5~1的单元,反向补... 固定过滤半径的敏度过滤方法可以有效解决棋盘格现象和网格依赖性,但处理后拓扑优化结果普遍存在边界扩散现象,图形边缘存在大量的灰度单元。提出了一种考虑密度补偿的变过滤半径敏度过滤方法,即正向补偿相对密度为0.5~1的单元,反向补偿相对密度为0~0.5的单元,同时在拓扑优化计算的后期逐步缩小过滤半径至1。结合固体各向同性惩罚微结构模型,利用经典结构柔度最小化算例验证可行性。研究结果表明,考虑密度补偿的变过滤半径敏度过滤方法能够消除棋盘格现象,体现了网格无关性,拓扑优化结果具有清晰的边界,且优化效率和优化效果明显提升。 展开更多
关键词 拓扑优化 灰度单元 棋盘格现象 网格依赖性
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权函数在非局部损伤模型中的应用研究 被引量:2
10
作者 杨伯源 汪忠明 +1 位作者 巫绪涛 李和平 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1178-1181,共4页
分析了非局部损伤模型在模拟损伤发展中的特性,介绍了在非局部损伤模型中计算非局部等价应变时光滑权函数的特点及选取原则。通过算例表明,采用B-Spline权函数和Gauss权函数的非局部模型可以较好的避免有限元实现时,计算结果的对网格的... 分析了非局部损伤模型在模拟损伤发展中的特性,介绍了在非局部损伤模型中计算非局部等价应变时光滑权函数的特点及选取原则。通过算例表明,采用B-Spline权函数和Gauss权函数的非局部模型可以较好的避免有限元实现时,计算结果的对网格的依赖性和零能量消耗问题。 展开更多
关键词 局部化 非局部模型 Gauss权函数 网格依赖性
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静水压力下内摩擦角对圆形洞室围岩局部破裂影响的连续-非连续模拟 被引量:3
11
作者 白雪元 王学滨 舒芹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2485-2493,2513,共10页
为了更准确地模拟岩石由连续向非连续转化,降低网格依赖性,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法的基础上,发展了一种内部开裂方法。模型被离散成精度较高的四边形单元,在开裂后,裂缝可沿四边形单元对角线和单元边界扩... 为了更准确地模拟岩石由连续向非连续转化,降低网格依赖性,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法的基础上,发展了一种内部开裂方法。模型被离散成精度较高的四边形单元,在开裂后,裂缝可沿四边形单元对角线和单元边界扩展。模拟了巴西圆盘岩样、单轴压缩岩样和静水压力下洞室围岩的变形-开裂过程。结果表明:对于巴西圆盘岩样,拉裂缝由圆盘中心向上下加载板扩展,直至贯穿岩样,拉裂缝较为平滑;对于单轴压缩岩样,剪裂缝较为平直,贯穿岩样的主剪裂缝方向与摩尔-库仑剪切面方向较为一致。由静水压力和内摩擦角对洞室围岩变形-开裂过程的影响规律可以发现:静水压力下,V形坑形成于洞室表面附近;剪裂缝向围岩内部扩展,形成狭长剪裂缝,其分布类似于剪切滑移线。静水压力越大,剪裂缝的范围越大。内摩擦角越大,剪裂缝的范围越小,狭长剪裂缝的扩展方向与环向的夹角越小。由天生桥二级水电站某洞室围岩的模拟可以发现,围岩呈现4个V形坑,这与现场观测结果基本吻合。 展开更多
关键词 网格依赖性 洞室围岩 变形-开裂过程 静水压力 内摩擦角 剪切滑移线
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基于非局部模型的混凝土损伤的数值模拟 被引量:3
12
作者 杨伯源 李运军 汪忠明 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期472-474,共3页
分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;在传统的非局部损伤模型中引入光滑的权函数,构造一种新的非局部损伤模型。计算表明该非局部损伤模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖... 分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;在传统的非局部损伤模型中引入光滑的权函数,构造一种新的非局部损伤模型。计算表明该非局部损伤模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖性,预测出的荷载-位移反应与实际情况吻合较好。 展开更多
关键词 应变软化 网络依赖性 非局部损伤模型 权函数
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空间独立插值下的节点ICM拓扑优化方法 被引量:2
13
作者 龙凯 左正兴 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期90-95,101,共7页
为了克服连续体结构拓扑优化中的数值不稳定性现象,在独立连续映射法中,采用节点拓扑变量描述单元的有无。单元内任意一点的弹性模量和单元体积建模基于空间独立的拓扑变量场,基于低阶单元形函数和改进过滤方式下的插值函数,得到了各类... 为了克服连续体结构拓扑优化中的数值不稳定性现象,在独立连续映射法中,采用节点拓扑变量描述单元的有无。单元内任意一点的弹性模量和单元体积建模基于空间独立的拓扑变量场,基于低阶单元形函数和改进过滤方式下的插值函数,得到了各类不同空间插值下的ICM法。通过二维拓扑优化数值算例比较了各类方法下的优化结果。结果表明,混合插值模式下的ICM法能得到较为理想的拓扑优化结果。 展开更多
关键词 拓扑优化 独立连续映射法 节点密度 棋盘格现象 网格依赖性 连续体结构
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基于非局部隐式梯度模型的混凝土断裂损伤 被引量:2
14
作者 汪忠明 牛晓玉 杨伯源 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期651-656,共6页
介绍了隐式梯度模型及其与非局部模型的关系;分析了隐式梯度模型中非局部等价应变求解时形函数的选取原则;讨论了受均布载荷作用下平面应力裂纹混凝土板裂尖的应变场;提出了隐式梯度模型中采用数值外插法求解裂尖的非局部等价应变,解决... 介绍了隐式梯度模型及其与非局部模型的关系;分析了隐式梯度模型中非局部等价应变求解时形函数的选取原则;讨论了受均布载荷作用下平面应力裂纹混凝土板裂尖的应变场;提出了隐式梯度模型中采用数值外插法求解裂尖的非局部等价应变,解决了裂尖损伤场光滑问题.数值计算表明隐式梯度模型对避免软化损伤模拟时的病态网格依赖性和零能量损耗有非常好的效果. 展开更多
关键词 非局部等价应变 隐式梯度模型 网格依赖性 数值外插法
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基于隐式梯度公式的各向异性混凝土损伤研究 被引量:1
15
作者 汪忠明 牛晓玉 杨伯源 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期159-164,共6页
在空间复杂应力状态下,混凝土损伤表现出强烈的应力方向相关性,隐式梯度公式中标量形式的损伤变量,不能精确描述混凝土在复杂应力状态下失效问题。该文引入空间有效损伤矩阵,构造一种基于隐式梯度公式的各向异性的非局部损伤模型,证明... 在空间复杂应力状态下,混凝土损伤表现出强烈的应力方向相关性,隐式梯度公式中标量形式的损伤变量,不能精确描述混凝土在复杂应力状态下失效问题。该文引入空间有效损伤矩阵,构造一种基于隐式梯度公式的各向异性的非局部损伤模型,证明了其率平衡方程在损伤过程中类型保持不变,给出空间应力状态下基于该模型的有限元程序,并将该模型应用于空间复杂应力状态下的混凝土损伤和应变软化的数值模拟。数值计算表明模型对避免软化损伤模拟时的病态网格依赖性和零能量损耗有非常好的效果。 展开更多
关键词 损伤 隐式梯度公式 网格依赖性 各向异性 有效损伤矩阵
原文传递
悬挂舵钢骨架分步拓扑优化方法研究 被引量:1
16
作者 杨国威 梅志远 郑健 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第21期64-70,共7页
针对传统拓扑优化结构不易实现工程转化的问题,本文提出分步拓扑优化的方案,并以潜艇升降舵为研究对象,通过Abaqus有限元仿真对其骨架形式进行了优化,将优化结果应用到复合材料舵中,使结构质量减轻39.38 kg,同时扭转角度减小了72.8%,显... 针对传统拓扑优化结构不易实现工程转化的问题,本文提出分步拓扑优化的方案,并以潜艇升降舵为研究对象,通过Abaqus有限元仿真对其骨架形式进行了优化,将优化结果应用到复合材料舵中,使结构质量减轻39.38 kg,同时扭转角度减小了72.8%,显著提高了骨架的材料利用率,证明了该优化方法的有效性。 展开更多
关键词 分布拓扑优化 网格依赖性 升降舵 钢骨架
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考虑损伤的修正梯度弹性理论
17
作者 赵冰 刘韬 +2 位作者 贺剑辉 朱浩睿 李威 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第9期999-1008,共10页
梯度弹性理论在描述材料微结构起主导作用的力学行为时具有显著优势,将其与损伤理论相结合,可在材料破坏研究中考虑微结构的影响.基于修正梯度弹性理论,将应变张量、应变梯度张量和损伤变量作为Helmholtz自由能函数的状态变量,并在自然... 梯度弹性理论在描述材料微结构起主导作用的力学行为时具有显著优势,将其与损伤理论相结合,可在材料破坏研究中考虑微结构的影响.基于修正梯度弹性理论,将应变张量、应变梯度张量和损伤变量作为Helmholtz自由能函数的状态变量,并在自然状态附近对自由能函数作Taylor展开,进而由热力学基本定律,推导出修正梯度弹性损伤理论本构方程的一般形式.编制有限元程序,模拟土样损伤局部化带的发展演化过程.结果表明,修正梯度弹性损伤理论消除了网格依赖性;损伤局部化带不是与损伤同时发生,而是在损伤发展到一定程度后再逐渐显现出来. 展开更多
关键词 损伤局部化 应变梯度 内部特征长度 网格依赖性
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基于隐式梯度模型的混凝土损伤的数值模拟
18
作者 张伟 汪忠明 杨伯源 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1852-1854,共3页
分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;分别应用隐式梯度模型和局部模型对混凝土应变软化进行了模拟。计算表明该隐式梯度模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖性,预测出的荷... 分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;分别应用隐式梯度模型和局部模型对混凝土应变软化进行了模拟。计算表明该隐式梯度模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖性,预测出的荷载-位移响应与实际情况吻合较好。 展开更多
关键词 应变软化 网络依赖性 隐式梯度模型
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The ICM method with objective function transformed by variable discrete condition for continuum structure 被引量:20
19
作者 Yunkang Sui Xirong Peng 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第1期68-75,共8页
ICM (Independent Continuous Mapping) method can solve topological optimization problems with the minimized weight as the objective and subjected to displacement constraints. To get a clearer topological configuratio... ICM (Independent Continuous Mapping) method can solve topological optimization problems with the minimized weight as the objective and subjected to displacement constraints. To get a clearer topological configuration, by introducing the discrete condition of topological variables and integrating with the original objective, an optimal model with multi-objectives is formulated to make the topological variables approach 0 or 1 as near as possible, and the model reduces the effect of deleting rate on the result. The image-filtering method is employed to eliminate the checkerboard patterns and mesh dependence that occurred in the topology optimization of a continuum structure. The computational efficiency is enhanced through selecting quasi-active displacement constraints and a design region. Numerical examples indicate that this algorithm is robust and practicable, though the number of iterations is slightly increased with respect to the original algorithm. 展开更多
关键词 Structural topological optimization ICM method Checkerboard patterns mesh dependence Thedeleting rate
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梯度塑性理论的计算方法与应用 被引量:5
20
作者 杜修力 侯世伟 +2 位作者 路德春 梁国平 安超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1094-1101,共8页
基于有限元自动生成系统(FEPG),开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的u-λ算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应... 基于有限元自动生成系统(FEPG),开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的u-λ算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应力拉回运算。在D-P准则中引入软化模量和材料内部特征长度,使本构模型能够考虑软化和梯度效应。在软化问题求解上使用阻尼牛顿法,算例结果表明,带阻尼因子的u-λ算法能够计算应变软化问题,以有限元弱形式表达的梯度塑性理论,使用一阶单元就能够得到合理的结果,在一定网格范围能够得到稳定的应力应变曲线。 展开更多
关键词 梯度塑性理论 u-λ算法 阻尼牛顿法 应变软化 网格依赖性
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