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连续体结构拓扑优化方法评述 被引量:88
1
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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统一骨架与连续体的结构拓扑优化的ICM理论与方法 被引量:39
2
作者 隋允康 杨德庆 孙焕纯 《计算力学学报》 CAS CSCD 2000年第1期28-33,共6页
描述了基于ICM方法的结构拓扑优化新模型并应用于骨架与连续体结构。ICM方法意指独立、连续变量与映射变换及其反演。新模型将两种结构统一建立了具有重量目标函数和多工况下应力与位移约束下的优化问题。提出的过滤函数是ICM方法的关... 描述了基于ICM方法的结构拓扑优化新模型并应用于骨架与连续体结构。ICM方法意指独立、连续变量与映射变换及其反演。新模型将两种结构统一建立了具有重量目标函数和多工况下应力与位移约束下的优化问题。提出的过滤函数是ICM方法的关键技术之一。 展开更多
关键词 结构 拓扑优化设计 骨架结构 连续体 ICM理论
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Concurrent topology optimization for minimization of total mass considering load-carrying capabilities and thermal insulation simultaneously 被引量:9
3
作者 Kai Long Xuan Wang Xianguang Gu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期315-326,共12页
The present work introduces a novel concurrent optimization formulation to meet the requirements of lightweight design and various constraints simultaneously.Nodal displacement of macrostructure and effective thermal ... The present work introduces a novel concurrent optimization formulation to meet the requirements of lightweight design and various constraints simultaneously.Nodal displacement of macrostructure and effective thermal conductivity of microstructure are regarded as the constraint functions, which means taking into account both the loadcarrying capabilities and the thermal insulation properties.The effective properties of porous material derived from numerical homogenization are used for macrostructural analysis. Meanwhile, displacement vectors of macrostructures from original and adjoint load cases are used for sensitivity analysis of the microstructure. Design variables in the form of reciprocal functions of relative densities are introduced and used for linearization of the constraint function. The objective function of total mass is approximately expressed by the second order Taylor series expansion. Then, the proposed concurrent optimization problem is solved using a sequential quadratic programming algorithm, by splitting into a series of sub-problems in the form of the quadratic program. Finally, several numerical examples are presented to validate the effectiveness of the proposed optimization method. The various effects including initial designs, prescribed limits of nodal displacement, and effective thermal conductivity on optimized designs are also investigated. An amount of optimized macrostructures and their corresponding microstructures are achieved. 展开更多
关键词 Concurrent design Topology optimization HOMOGENIZATION Thermal insulation Nodal displacement independent continuous mapping method
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基于多相材料的稳态热传导结构轻量化设计 被引量:9
4
作者 龙凯 王选 韩丹 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期359-366,共8页
在多相材料的结构拓扑优化问题中,通常给定各相材料体积约束或材料总重量约束作为材料的控制用量.在结构轻量化设计的实际工程背景下,以结构总重量最小化为目标的优化模型具有明确的工程意义.针对含多相材料的稳态传热结构拓扑优化问题... 在多相材料的结构拓扑优化问题中,通常给定各相材料体积约束或材料总重量约束作为材料的控制用量.在结构轻量化设计的实际工程背景下,以结构总重量最小化为目标的优化模型具有明确的工程意义.针对含多相材料的稳态传热结构拓扑优化问题,提出了以结构总重量最小化为目标和给定热柔顺度为约束的多工况连续体结构拓扑优化建模方法.遵循独立连续映射建模方式,采用两类独立拓扑变量分别表征单元热传导矩阵和单元重量状态.推导了热柔顺度和总重量对设计变量的敏度,基于一阶和二阶泰勒展开得到各自的近似表达式.通过求解偏微分方程,实现了约束函数一次项过滤,消除了棋盘格现象和网格依赖性问题,并保证了约束方程在过滤后严格成立.建立的近似优化模型具有二次函数形式的目标函数和一次函数形式的约束函数.基于对偶序列二次规划方法对优化模型进行求解直至收敛.通过四个三维结构数值算例分析对比了热柔顺度约束限值、不同材料混合及多工况、多约束条件对优化结果的影响.数值算例结果表明,本文提出的优化方法在基于多相材料的多工况稳态热传导结构轻量化设计中具有可行性和有效性. 展开更多
关键词 拓扑优化 多相材料 稳态热传导 独立连续映射法 序列二次规划
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基于多相材料的连续体结构动态轻量化设计方法 被引量:9
5
作者 龙凯 谷先广 王选 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期129-138,共10页
为了实现基于多相材料的结构轻量化设计,遵循独立连续映射法,提出了以结构总重最小化为目标和给定特征值为约束的拓扑优化模型。方法采用2类独立拓扑变量实现了单元刚度矩阵、质量矩阵和重量插值。推导了固有特征值和总重量的敏度表达式... 为了实现基于多相材料的结构轻量化设计,遵循独立连续映射法,提出了以结构总重最小化为目标和给定特征值为约束的拓扑优化模型。方法采用2类独立拓扑变量实现了单元刚度矩阵、质量矩阵和重量插值。推导了固有特征值和总重量的敏度表达式,通过1阶和2阶泰勒展开得到其近似表达式。对约束函数一次项过滤转换为偏微分方程的求解,消除了棋盘格现象和网格依赖性等数值不稳定性。通过二维数值算例验证了提出方法的可行性和优越性。结果表明,与单相组分材料拓扑优化结构相比,多相材料拓扑优化结构具有更轻的重量。通过附加相邻频率间隔约束或增加高阶频率约束,避免了模态交换现象。 展开更多
关键词 拓扑优化 独立连续映射法 连续体结构 固有频率 模态分析
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基于ICM法的传热结构周期性拓扑优化设计 被引量:9
6
作者 龙凯 贾娇 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期227-235,共9页
为了获得复合材料稳态导热性优化微结构构型,基于独立连续映射法,建立了周期性结构拓扑优化模型。在优化模型中,以重量最小化为目标、散热弱度为约束。采用一阶泰勒展开近似表达散热弱度约束函数。基于偏微分方程实施的图像过滤方法消... 为了获得复合材料稳态导热性优化微结构构型,基于独立连续映射法,建立了周期性结构拓扑优化模型。在优化模型中,以重量最小化为目标、散热弱度为约束。采用一阶泰勒展开近似表达散热弱度约束函数。基于偏微分方程实施的图像过滤方法消除了棋盘格现象和网格依赖性问题。为了满足周期性约束,设计区域划分为若干相同大小的子区域,散热弱度贡献系数被重新分配。对比分析循环周期数、不同约束载荷工况下的拓扑优化构型。数值算例结果验证提出方法可以有效实现热传导下的复合材料微结构优化设计。 展开更多
关键词 拓扑优化 连续体结构 独立连续映射法 周期性结构 导热性
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考虑承载面最大位移约束的结构拓扑优化方法 被引量:7
7
作者 龙凯 陈卓 +1 位作者 谷春璐 王选 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期186-193,共8页
在实际工程问题中,存在着一类承受分布力载荷作用的工程结构。为了实现此类结构的刚度设计要求,提出限制承载面变形的拓扑优化设计新模型。模型采用KS包络函数对承载面节点位移进行凝聚化处理,并推导了相应的伴随方程和敏度表达式。遵... 在实际工程问题中,存在着一类承受分布力载荷作用的工程结构。为了实现此类结构的刚度设计要求,提出限制承载面变形的拓扑优化设计新模型。模型采用KS包络函数对承载面节点位移进行凝聚化处理,并推导了相应的伴随方程和敏度表达式。遵循独立连续映射法建模方式,采用一阶和二阶泰勒展开分别得到约束函数和目标函数的显式表达式。由此将优化问题转换为一系列标准二次规划子问题,采用序列二次规划算法进行高效、稳健求解。通过二维、三维数值算例验证了提出模型的可行性和有效性。结果表明,所提出的列式和相应的优化求解算法能有效控制结构局部区域的最大变形量。 展开更多
关键词 拓扑优化 连续体结构 最大位移约束 独立连续映射法 序列二次规划
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连续体结构拓扑优化的节点独立连续映射法 被引量:3
8
作者 龙凯 左正兴 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期212-217,共6页
提出基于节点拓扑变量的独立连续映射连续体结构拓扑优化方法,将常规ICM中基于单元拓扑变量描述改进为基于节点拓扑变量描述,通过单元形函数插值保证了拓扑变量场的连续性。引入拓扑变量和设计变量倒数关系,根据复合函数链式求导法则,... 提出基于节点拓扑变量的独立连续映射连续体结构拓扑优化方法,将常规ICM中基于单元拓扑变量描述改进为基于节点拓扑变量描述,通过单元形函数插值保证了拓扑变量场的连续性。引入拓扑变量和设计变量倒数关系,根据复合函数链式求导法则,推导了各类结构响应量的敏度分析公式。以位移约束问题为例,遵循ICM法建模方式建立了连续体结构拓扑优化模型。基于数字图像处理过滤技术,提出两种改进的过滤方式以消除数值不稳定性现象。最后通过二维拓扑优化数值算例证明方法和模型的可行性和有效性。 展开更多
关键词 节点独立连续变量 节点密度 拓扑优化 连续体结构 独立连续映射法 过滤法
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面向熔融沉积成型技术的曳引机壳拓扑结构优化设计 被引量:4
9
作者 陈继文 陈清朋 +2 位作者 王琛 杨红娟 李鑫 《中国工程机械学报》 北大核心 2019年第4期304-310,共7页
为得到曳引机壳符合力学性能的轻量化结构,对某型号曳引机壳进行了拓扑优化设计.基于独立连续映射拓扑优化(ICM)方法和应力云图,设计出两种多孔填充的曳引机壳.通过有限元分析和利用熔融沉积成型制造(FDM)技术,验证了两种方案可达到使... 为得到曳引机壳符合力学性能的轻量化结构,对某型号曳引机壳进行了拓扑优化设计.基于独立连续映射拓扑优化(ICM)方法和应力云图,设计出两种多孔填充的曳引机壳.通过有限元分析和利用熔融沉积成型制造(FDM)技术,验证了两种方案可达到使用性能方面的要求,实现了曳引机壳轻量化的目的,可为曳引机壳新产品的设计和制造提供参考方案. 展开更多
关键词 曳引机壳 轻量化 独立连续映射法 熔融沉积成型(FDM)
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面向应力约束的独立连续映射方法 被引量:3
10
作者 龙凯 王选 吉亮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期620-629,共10页
大多数已有的拓扑优化研究为系统刚度最大化设计,尤其以体积比约束下的静态柔顺度最小化问题为典型.从工程角度出发,结构强度设计至关重要.以往的应力研究表明,应力约束拓扑优化存在着奇异性、约束数目庞大、高度非线性特性等诸多数值困... 大多数已有的拓扑优化研究为系统刚度最大化设计,尤其以体积比约束下的静态柔顺度最小化问题为典型.从工程角度出发,结构强度设计至关重要.以往的应力研究表明,应力约束拓扑优化存在着奇异性、约束数目庞大、高度非线性特性等诸多数值困难.为了实现应力约束下的拓扑优化设计,采用归一化p范数应力指标以减少单元应力约束数目.遵循独立连续映射建模方式,引入密度变量的倒变量函数作为设计变量.推导了应力约束函数和体积目标函数对设计变量的敏度,并基于一阶和二阶泰勒近似得到各自的显式表达式.通过构造的系列二次规划子问题,原拓扑优化问题采用序列二次规划算法高效求解.二维数值算例考察了结构刚度和强度设计结果的异同,以及不同应力约束上限值对应力约束拓扑优化结果的影响.通过提出方法与传统变密度法结果的比较,说明提出的独立连续映射方法在应力约束下具有可行性和有效性.优化结果也表明了考虑应力约束的连续体拓扑优化具有必要性. 展开更多
关键词 拓扑优化 应力约束 独立连续映射法 序列二次规划 连续体结构
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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
11
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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ICM Method Combined with Meshfree Approximation for Continuum Structure
12
作者 龙凯 左正兴 +1 位作者 肖涛 Rehan H.Zuberi 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2010年第3期279-285,共7页
The independent continuous mapping(ICM) method is integrated into element free Galerkin method and a new implementation of topology optimization for continuum structure is presented.To facilitate the enforcement of ... The independent continuous mapping(ICM) method is integrated into element free Galerkin method and a new implementation of topology optimization for continuum structure is presented.To facilitate the enforcement of the essential boundary condition and derivative of various sensitivities,a singular weight function in element free Galerkin method is introduced.Material point variable is defined to illustrate the condition of material point and its vicinity instead of element or node.The topological variables field is constructed by moving least square approximation which inherits the continuity and smoothness of the weight function.Due to reciprocal relationships between the topological variables and design variables,various structural responses sensitivities are derived according to the method for calculating the partial derivatives of compound functions.Numerical examples indicate that checkerboard pattern and mesh-dependence phenomena are overcome without additional restriction methods. 展开更多
关键词 topology optimization independent continuous mapping method continuum structure meshfree method moving least square approximation
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宏观结构性能约束下的材料微结构拓扑优化 被引量:1
13
作者 龙凯 王文伟 贾娇 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1574-1583,共10页
为了设计周期性多孔钢或钢/铝复合材料优化微结构,基于独立连续映射法,建立了以结构总质量最小化为目标,节点位移为约束的拓扑优化模型。假设宏观结构由多孔材料或复合材料组成,其等效特性采用均匀化理论计算得到。定义了微观材料拓扑变... 为了设计周期性多孔钢或钢/铝复合材料优化微结构,基于独立连续映射法,建立了以结构总质量最小化为目标,节点位移为约束的拓扑优化模型。假设宏观结构由多孔材料或复合材料组成,其等效特性采用均匀化理论计算得到。定义了微观材料拓扑变量,节点位移约束采用一阶泰勒展开近似。各种材料设计要求作为约束条件纳入到优化模型中。推导了节点位移和总质量的敏度表达式。采用基于求解偏微分的过滤方法消除了数值不稳定性。在二维数值算例中获得了各种满足设计要求的优化材料微结构。结果表明:提出的方法在材料微结构拓扑优化设计中具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 拓扑优化 独立连续映射法 均匀化法 体积模量 剪切模量
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连续体结构拓扑优化应力约束凝聚化的ICM方法 被引量:22
14
作者 隋允康 叶红玲 +1 位作者 彭细荣 张学胜 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期554-563,共10页
为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难,提出了应力约束化凝聚化的ICM方法.在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后,提出了应力约束凝聚化的两条途径:其一为应力全局化的方法,其二为应力约束集成... 为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难,提出了应力约束化凝聚化的ICM方法.在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后,提出了应力约束凝聚化的两条途径:其一为应力全局化的方法,其二为应力约束集成化的方法.由此建立了多工况下以重量为目标、以凝聚化应变能为约束的连续体结构优化模型,并利用对偶理论对优化模型进行了求解.4个数值算例表明:该方法具有较高的计算效率,得到的拓扑结构比较合理,不仅适用于二维连续体结构,也适用于三维连续体结构. 展开更多
关键词 连续体 拓扑优化 ICM(independent continuous mapping)方法 应力约束凝聚化 多工况
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应力约束处理为应变能集成的连续体结构拓扑优化 被引量:16
15
作者 隋允康 张学胜 龙连春 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期602-608,共7页
为克服应力约束下拓扑优化问题约束多、应力敏度计算量大的困难,本文提出了将应力约束处理为应变能集成的结构拓扑优化ICM方法。文中用几个典型算例对该方法进行了检验,结果表明:本方法优化效率较高,而且得到的结构最优拓扑较为合理。
关键词 拓扑优化 ICM(independent continuous mapping)方法 K-S函数
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稳态热传导下的连续体结构拓扑优化 被引量:11
16
作者 龙凯 左正兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第24期2939-2943,共5页
在稳态热传导连续体拓扑优化中,提出单元总热能、节点温度、区域内节点温度平方和三类不同性能指标,推导三类指标的伴随法敏度分析公式。基于独立连续映射法建立以三类指标为约束的体积最小化模型,应用过滤技术克服拓扑优化的数值不稳... 在稳态热传导连续体拓扑优化中,提出单元总热能、节点温度、区域内节点温度平方和三类不同性能指标,推导三类指标的伴随法敏度分析公式。基于独立连续映射法建立以三类指标为约束的体积最小化模型,应用过滤技术克服拓扑优化的数值不稳定性问题,实现了稳态热传导下的连续体拓扑优化设计。通过数值算例对优化结果进行讨论,其结果验证了方法和模型的可行性和有效性。 展开更多
关键词 热传导 拓扑优化 独立连续映射法 过滤算法 敏度分析
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谐响应下的连续体拓扑优化 被引量:7
17
作者 龙凯 左正兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第13期1556-1559,共4页
用独立连续映射法建立了以关心自由度振幅平方和为约束、体积最小化为目标的连续体结构拓扑优化模型。采用伴随法求解得到关心自由度振幅平方和指标的敏度分析公式,并应用一阶泰勒展开对该指标进行显式表达。用数字图像过滤技术抑制棋... 用独立连续映射法建立了以关心自由度振幅平方和为约束、体积最小化为目标的连续体结构拓扑优化模型。采用伴随法求解得到关心自由度振幅平方和指标的敏度分析公式,并应用一阶泰勒展开对该指标进行显式表达。用数字图像过滤技术抑制棋盘格现象和消除网格依赖性问题。通过数值算例对不同激振频率、不同结构阻尼谐响应下的拓扑优化结果进行分析讨论。结果表明,独立连续映射法在处理谐响应下的拓扑优化问题上具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 拓扑优化 连续体结构 敏度分析 谐响应 独立连续映射法
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应该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言 被引量:3
18
作者 彭细荣 隋允康 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1787-1797,共11页
为了澄清拓扑化概念及促进发展,从基本概念入手,阐述了为拓扑变量正名、为有关映射顺言的必要性和迫切性.连续体结构拓扑优化方面的研究,以往学者们不注意厘清拓扑变量的概念,没有探讨其独立地位,而是依附于结构优化低层次,采用惩罚函... 为了澄清拓扑化概念及促进发展,从基本概念入手,阐述了为拓扑变量正名、为有关映射顺言的必要性和迫切性.连续体结构拓扑优化方面的研究,以往学者们不注意厘清拓扑变量的概念,没有探讨其独立地位,而是依附于结构优化低层次,采用惩罚函数使变量趋于0/1,有研究者于2004年意识到应当引进Heaviside函数取代惩罚函数.其实,笔者在1996年提出的独立连续映射(independent continuous mapping,ICM)方法中已经彻底解决了这些问题:定义独立层次的拓扑变量;采用阶跃函数及其逆函数的近似逼近.本文阐述了ICM方法的概念,并以频率约束拓扑优化为例详述了建模及求解.算例表明ICM方法因概念清晰显示出明显优势.《论语·子路篇》曰:"名不正则言不顺,言不顺则事不成."正名方可顺言,是时候该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言了. 展开更多
关键词 连续体结构拓扑优化 拓扑设计变量的独立化 近似逼近函数 惩罚函数 阶跃函数 Heaviside函数 独立连续映射(independent continuous mapping ICM)方法 变密度法
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基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化 被引量:4
19
作者 叶红玲 尹芳放 +1 位作者 王伟伟 隋允康 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1810-1817,共8页
为了进一步研究连续体结构拓扑优化模型的合理性和可行性,基于独立、连续、映射(independent continuous mapping,ICM)方法,在满足结构位移约束的条件下,通过引入复合指数形式过滤函数对位移约束下质量最小化(minimum weight with a dis... 为了进一步研究连续体结构拓扑优化模型的合理性和可行性,基于独立、连续、映射(independent continuous mapping,ICM)方法,在满足结构位移约束的条件下,通过引入复合指数形式过滤函数对位移约束下质量最小化(minimum weight with a displacement constraint,MWDC)模型进行了改进,建立了基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化模型,并进行了优化求解.同时,利用M语言,基于Matlab软件平台,开发了相应的拓扑优化计算程序,并针对4种典型平面连续体结构进行了数值验证,分别比较分析了体积约束下的柔顺度最小化(minimum compliance with a volume constraint,MCVC)模型、MWDC模型以及改进的MWDC模型所得到的最优拓扑结构.数值结果表明:采用复合指数形式过滤函数改进的MWDC优化模型迭代次数更少,优化求解计算效率更高. 展开更多
关键词 平面连续体结构 拓扑优化 独立、连续、映射(ICM)方法 位移约束 复合指数函数
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连续体结构拓扑优化的应力约束全局化(英文) 被引量:2
20
作者 隋允康 彭细荣 +2 位作者 叶红玲 冯吉利 龙连春 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期1-8,共8页
连续体结构拓扑优化面临3个困难:1)基于柔顺度为目标的连续体结构,多工况问题是多目标问题,相比较单工况而言,更难于解决;2)局部性约束问题.如单元应力极限,比全局性约束问题如位移或频率极限,要复杂的多,因为局部约束问题敏度分析计... 连续体结构拓扑优化面临3个困难:1)基于柔顺度为目标的连续体结构,多工况问题是多目标问题,相比较单工况而言,更难于解决;2)局部性约束问题.如单元应力极限,比全局性约束问题如位移或频率极限,要复杂的多,因为局部约束问题敏度分析计算量巨大.3)载荷病态问题.类似于结构分析中的“总刚病态”,不容易得到最终的合理的拓扑结构,因为考虑到当载荷的大小差距较大时,在迭代过程中,小载荷的传力路径有可能消失.为克服上述困难,采取了如下措施: 1)利用ICM方法建立拓扑优化模型.2)基于von Mises强度理论,所有单元的应力约束转化为结构的应变能约束,即全局的约束代替了局部约束.3)载荷病态被分成3种情况:(a)各工况间有载荷病态,但工况内无载荷病态;(b)仅在某工况内部有载荷病态;(c)各工况间有载荷病态,同时某工况内也有载荷病态.4)采用应力全局化的ICM方法,基于应变能的策略,上述提到的3种载荷病态问题按照不同的方法逐个得到了解决.数值算例说明了用全局应变能约束代替局部应力约束,传力路径更容易得到.用结构应变能代替载荷作为调整系数的方法非常好地解决了载荷病态问题. 展开更多
关键词 ICM(独立、连续、映射)方法 应力约束全局化 拓扑优化 连续体结构 载荷病态
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