大展弦比飞翼结构形状、尺寸综合优化设计 被引量：13

1

作者 王伟 杨伟 常楠 《强度与环境》 2007年第5期49-57,共9页

为了降低无人机机翼的结构重量,对某型大展弦比复合材料飞翼结构进行了形状与尺寸综合优化设计。在形状优化层次重点考虑主承力元件翼梁的位置,尺寸优化主要考虑各元件的几何尺寸。采用NASTRAN进行尺寸优化,并将优化结果作为复合形法进... 为了降低无人机机翼的结构重量,对某型大展弦比复合材料飞翼结构进行了形状与尺寸综合优化设计。在形状优化层次重点考虑主承力元件翼梁的位置,尺寸优化主要考虑各元件的几何尺寸。采用NASTRAN进行尺寸优化,并将优化结果作为复合形法进行形状优化迭代的根据。最后对整个结构的优化结果进行了详细有效的分析,可以看出,优化结果符合结构受力特点,减重效果明显。 展开更多

关键词 大展弦比飞翼 形状优化 尺寸优化 复合形

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大展弦比飞翼结构拓扑、形状与尺寸综合优化设计 被引量：15

2

作者 王伟 杨伟 赵美英 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期596-600,共5页

为解决机翼结构布局优化设计问题,提出一种两级三层优化设计方法。第一级采用拓扑优化手段得到翼梁的大致位置与数目,将基于RAMP插值模型的变密度法与NASTRAN的有限元分析功能相结合,对机翼结构进行拓扑优化设计;第二级在第一级优化的... 为解决机翼结构布局优化设计问题,提出一种两级三层优化设计方法。第一级采用拓扑优化手段得到翼梁的大致位置与数目,将基于RAMP插值模型的变密度法与NASTRAN的有限元分析功能相结合,对机翼结构进行拓扑优化设计;第二级在第一级优化的基础上进行形状优化和尺寸优化的综合优化设计,将复合形法与NASTRAN改进的可行方向法相结合,分别优化翼梁的位置和机翼各元件尺寸,最终完成机翼结构的布局优化设计。通过对大展弦比飞翼结构优化说明,文中所提的两级三层优化方法是可行和有效的,有着很好的推广应用价值。 展开更多

关键词 大展弦比 拓扑优化 形状优化 尺寸优化

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基于等几何分析的结构优化设计研究进展 被引量：14

3

作者 刘宏亮 祝雪峰 杨迪雄 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期248-267,共20页

结构等几何分析是计算固体力学领域一种新兴的数值方法，致力于将cAD（计算机辅助设计）和CAE（计算机辅助工程）纳入到统一的数学表达框架．等几何分析紧密联系几何信息，采用相同的数学表达将几何精确建模、结构分析和设计过程结合，... 结构等几何分析是计算固体力学领域一种新兴的数值方法，致力于将cAD（计算机辅助设计）和CAE（计算机辅助工程）纳入到统一的数学表达框架．等几何分析紧密联系几何信息，采用相同的数学表达将几何精确建模、结构分析和设计过程结合，为结构优化设计提供了新的选择和机会．相比基于有限元的结构优化方法，等几何优化设计方法可在一定程度上提高结构优化的精度、效率和便利性．论文针对具有代表性的结构等几何优化设计，包括形状优化、尺寸优化和拓扑优化等问题，系统梳理和综述了主要的等几何优化方法及其在结构优化设计中的应用．比较分析和评述了结构等几何优化设计方法的算法特点及计算优势与劣势，探讨了基于等几何分析的结构优化研究的前沿问题，并展望了未来的发展方向，包括：基于复杂剪裁CAD几何的高效等几何分析与优化设计、基于实体几何构造的结构等几何分析和优化设计、等几何分析与其他力学分析方法结合的结构优化、基于等几何分析的壳体优化设计、基于等几何分析的材料和结构一体化优化设计以及考虑不确定性的结构等几何优化设计等． 展开更多

关键词 结构优化设计 等几何分析 形状优化 尺寸优化 拓扑优化 一体化设计

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全参数化概念车身协同开发与快速化结构设计研究 被引量：10

4

作者 宋凯 段利斌 +1 位作者 陈涛 成艾国 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期842-847,共6页

针对汽车开发的概念设计阶段传统方法设计周期长、方案优化过程慢的问题,提出全参数化概念车身协同开发设计流程和快速化结构设计技术。建立了某公司系列车型参数化模型数据库;利用模块化建模技术,快速建立了某车型全参数化概念车身模型... 针对汽车开发的概念设计阶段传统方法设计周期长、方案优化过程慢的问题,提出全参数化概念车身协同开发设计流程和快速化结构设计技术。建立了某公司系列车型参数化模型数据库;利用模块化建模技术,快速建立了某车型全参数化概念车身模型,并论证了该模型的计算精度满足工程实际要求。以某新车型白车身开发为例,论证了全参数化概念车身协同开发设计流程的高效性和快速化结构设计技术指导概念车身开发设计的可行性。 展开更多

关键词 全参数化概念车身 协同开发 模块化建模 形状和尺寸优化 多目标优化

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基于传力路径下结构优化设计研究 被引量：9

5

作者 邓扬晨 邱克鹏 +1 位作者 张卫红 章怡宁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第4期622-626,共5页

为了探讨符合工程结构设计人员思维习惯的和便于理解与接受的优化设计方法 ,作者借鉴工程师的设计经验与直觉判断 ,在合理构件力学模型的基础上 ,通过一次 SAMCEF有限元分析获得结构的内力流 ,即传力路线 ,并由此确定结构布局的形式 ;利... 为了探讨符合工程结构设计人员思维习惯的和便于理解与接受的优化设计方法 ,作者借鉴工程师的设计经验与直觉判断 ,在合理构件力学模型的基础上 ,通过一次 SAMCEF有限元分析获得结构的内力流 ,即传力路线 ,并由此确定结构布局的形式 ;利用 MATL AB优化工具箱进行形状与尺寸优化 ,形成一种易于工程人员使用的新方法。从表 1、表 3、表 4和表 5 ,以及表 2、表 6和表 7的数据对比分析可知 :计算结果稳定可靠。本文方法具有思路清晰、力学概念明确、算法简单有效 。 展开更多

关键词 传力路径 结构布局 几何优化 尺寸优化 SAMCEF MATLAB

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一种卫星分步结构优化方法 被引量：7

6

作者 徐皓 姚雯 +2 位作者 赵勇 王宁 都柄晓 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2017年第4期22-28,共7页

在卫星结构设计中,为了在满足各种工况条件下有效实现减重,基于优化驱动设计的思想,文章提出了一种分步结构优化方法:第一步采用固体各项同性惩罚微结构法(SIMP)进行多工况下最小柔顺度的拓扑优化,通过将多工况下的优化目标加权,转化为... 在卫星结构设计中,为了在满足各种工况条件下有效实现减重,基于优化驱动设计的思想,文章提出了一种分步结构优化方法:第一步采用固体各项同性惩罚微结构法(SIMP)进行多工况下最小柔顺度的拓扑优化,通过将多工况下的优化目标加权,转化为单目标优化问题,优化求解得到最优构型;第二步,提取第一步优化方案的拓扑构型关键特征,以质量最小、整星结构基频最高为目标,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对形状和尺寸参数进行多目标优化;第三步,根据得到的形状尺寸参数,考虑实际加工和设计要求,经过人工修改迭代,得到最终设计。此方法应用于天拓-3卫星的支撑腿结构设计中,实现了考虑多工况的拓扑优化和多目标的形状尺寸优化。按照工程设计制造要求进行处理,获得的优化方案在满足各项约束条件下使支撑腿结构有效减重44.57%,整星结构基频提高3.97%,说明该方法具有较强的工程应用价值。 展开更多

关键词 卫星 拓扑优化 形状尺寸优化 多工况 多目标

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机械结构参数化三级优化设计方法研究与实现 被引量：6

7

作者 王宗彦 吴淑芳 +1 位作者 苏铁熊 冯伟 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2093-2098,共6页

针对传统设计方法的设计结果安全系数过高、结构材料浪费严重的问题,在深入研究优化设计方法的基础上,根据现有优化设计方法的不足,提出机械结构的参数化三级优化设计方法。通过建立统一数据管理机制,将优化设计与参数化设计技术相结合... 针对传统设计方法的设计结果安全系数过高、结构材料浪费严重的问题,在深入研究优化设计方法的基础上,根据现有优化设计方法的不足,提出机械结构的参数化三级优化设计方法。通过建立统一数据管理机制,将优化设计与参数化设计技术相结合,在基于变密度法的拓扑优化设计与单元生死技术的基础上,以结构最大柔度为优化目标,体积和平衡条件为约束条件,小密度单元为杀死单元,实现了参数化的连续体结构拓扑优化;研究了基于拓扑优化结果数据的参数化CAD模型生成技术,通过建立关键点实现了拓扑优化结果CAD模型的自动生成;在此基础上,研究了形状优化设计和尺寸优化设计与参数化设计技术相结合的优化方法;通过优化结果数据提取,快速进行优化结果模型的生成,实现了机械结构的快速参数化三级优化,避免了现有结构优化设计过程中手动进行模型修改更新操作复杂、浪费时间的弊端;最后,以某型号汽车转向器支架为例,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 数据管理 变密度法 拓扑优化 形状优化 尺寸优化 参数化设计

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基于CAE技术的两阶段结构优化设计方法 被引量：4

8

作者 汪冬生 汪国春 吴铁君 《交通科技》 2004年第3期45-47,共3页

利用 CAE技术 ,对一受集中荷载作用的矩形板依次进行拓扑设计和尺寸优化的计算与分析 ,最后得到给定条件下的合理结构。研究结果表明 ,拓扑优化与尺寸优化相结合的结构系统优化设计方法 ,是解决具有较少目标的结构优化问题的一种有效方法。

关键词 CAE技术 两阶段结构优化设计方法 构件 最优设计 结构设计 拓扑优化

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基于ANSYS软件的工程机械轮胎后充气装置机架的轻量化研究 被引量：4

9

作者 廖桂松 沈中华 +1 位作者 曹卫华 丛静波 《橡胶工业》 CAS 2023年第1期62-67,共6页

应用ANSYS Workbench有限元分析软件对工程机械轮胎后充气装置机架(以下简称机架)进行轻量化研究。结果表明:在满载工况下,机架的结构强度和刚度存在较大盈余;通过试验验证机架有限元模型准确;形状优化和尺寸优化后,在满足强度和刚度的... 应用ANSYS Workbench有限元分析软件对工程机械轮胎后充气装置机架(以下简称机架)进行轻量化研究。结果表明:在满载工况下,机架的结构强度和刚度存在较大盈余;通过试验验证机架有限元模型准确;形状优化和尺寸优化后,在满足强度和刚度的前提下机架总体质量减小了30.57%;根据形状优化和尺寸优化结果对机架结构进行改进,机架应力分布得到改善。该轻量化设计及结构改进方法对相关机械设备的结构优化具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 工程机械轮胎 后充气装置机架 ANSYS软件 静力学分析 有限元模型 形状优化 尺寸优化 结构改进

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后机身蒙皮的改进优化 被引量：3

10

作者 高彬 杨文 彭兴国 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第S1期113-117,共5页

后机身蒙皮是结构的重要组成部分,其承受尾翼带来扭转等不同部件传递来的多方向载荷,适于发挥复合材料各向不同性的优势。由于受力方向多样化,合理设计铺层角度、铺层比例、铺层顺序和铺层厚度等参数以获得最大的减重收益,是复合材料蒙... 后机身蒙皮是结构的重要组成部分,其承受尾翼带来扭转等不同部件传递来的多方向载荷,适于发挥复合材料各向不同性的优势。由于受力方向多样化,合理设计铺层角度、铺层比例、铺层顺序和铺层厚度等参数以获得最大的减重收益,是复合材料蒙皮壁板设计的重点和难点。该文利用hyperworks有限元分析软件,将某型机的后机身上壁金属蒙皮改进为复复合材料结构,进行形状、尺寸和铺层顺序优化,结果表明:优化后满足强度、刚度和稳定性要求且获得了显著的减重效益。 展开更多

关键词 复材蒙皮 形状优化 尺寸优化

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试验机平面气密框筋条联合优化设计 被引量：2

11

作者 鲜章林 闫鹏庆 颜凯 《机械设计与制造工程》 2022年第1期74-78,共5页

针对常见试验机平面气密框纵横式筋条分布结构形式导致结构质量较大等问题,对某试验机机头平面气密框进行联合优化设计,寻求更优的筋条分布。利用形貌优化技术获得受均布压载时最大法向刚度的筋条分布形式,并利用弯曲强度约束对径向筋... 针对常见试验机平面气密框纵横式筋条分布结构形式导致结构质量较大等问题,对某试验机机头平面气密框进行联合优化设计,寻求更优的筋条分布。利用形貌优化技术获得受均布压载时最大法向刚度的筋条分布形式,并利用弯曲强度约束对径向筋条尺寸进行优化,最后利用拓扑优化技术进一步确定周向筋条分布以满足最大变形约束要求,实现了在满足预定强度、刚度约束条件下使筋条总质量减轻31.71%。 展开更多

关键词 平面气密框 形貌优化 拓扑优化 尺寸优化 筋条

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集装箱吊架结构优化设计 被引量：2

12

作者 赵礼辉 刘长虹 +2 位作者 黄虎 刘新田 洪清泉 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第7期14-16,共3页

采用拓扑优化、形状优化和尺寸优化对集装箱吊架进行优化设计。首先利用基于变密度法的拓扑优化,以柔度最小为优化目标,体积分数作为约束条件,得到设计空间内最优的材料分布路径。然后根据得到的拓扑结构重新设计,并在局部再一次进行拓... 采用拓扑优化、形状优化和尺寸优化对集装箱吊架进行优化设计。首先利用基于变密度法的拓扑优化,以柔度最小为优化目标,体积分数作为约束条件,得到设计空间内最优的材料分布路径。然后根据得到的拓扑结构重新设计,并在局部再一次进行拓扑优化,改善局部的拓扑结构。利用最终得到的吊架的拓扑结构建立新的有限元模型,综合运用形状优化和尺寸优化;以质量最小为优化目标,吊架的刚度和强度为约束条件,实现吊架的减重。通过综合三种优化方法,不仅提高了吊架的性能,而且大大降低了吊架的质量。 展开更多

关键词 集装箱吊架 拓扑优化 形状优化 尺寸优化

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基于工程师经验的结构优化设计研究

13

作者 邓扬晨 钱卫 +1 位作者 张卫红 章怡宁 《飞机设计》 2003年第1期11-17,共7页

借鉴结构工程师的设计经验与直觉判断 ,在一定条件下 ,通过一次有限元分析给出结构的传力路线 ,并由此确定拓扑结构 ,利用MATLAB优化工具箱进行形状与尺寸的优化 ,以达到结构优化设计之目的。算例结果表明 :本文方法思路简单、力学概念... 借鉴结构工程师的设计经验与直觉判断 ,在一定条件下 ,通过一次有限元分析给出结构的传力路线 ,并由此确定拓扑结构 ,利用MATLAB优化工具箱进行形状与尺寸的优化 ,以达到结构优化设计之目的。算例结果表明 :本文方法思路简单、力学概念明确、算法简洁有效 ,易于被结构工程设计人员所接受。 展开更多

关键词 结构优化设计 结构布局 几何优化 尺寸优化 结构工程师 传力路线

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基于拓扑优化的铝合金桁架新结构 被引量：2

14

作者 晏致涛 曹俊阳 +1 位作者 朱朝晖 翟运琼 《四川建筑科学研究》 2020年第5期43-49,共7页

铝合金材料由于自重轻而在屋架结构上具有较大的优势。首先,本文通过Hyper Mesh软件对铝合金桁架结构进行了拓扑优化,根据拓扑结果设计出了符合铝合金材料的最优桁架形式。然后,运用ANSYS软件对跨度12 m、18 m、27 m、36 m、45 m的桁架... 铝合金材料由于自重轻而在屋架结构上具有较大的优势。首先,本文通过Hyper Mesh软件对铝合金桁架结构进行了拓扑优化,根据拓扑结果设计出了符合铝合金材料的最优桁架形式。然后,运用ANSYS软件对跨度12 m、18 m、27 m、36 m、45 m的桁架形式进行了进一步的形状与截面尺寸优化,提出了一种新的铝合金桁架结构形式。结果表明,随着体积分数不断增大,拓扑图里的受力杆件更加清晰,桁架可以采用不加竖杆,腹杆采用三角形或者交叉的新形式。按新设计的桁架形式进行截面优化设计后,耗铝量明显优于常规桁架结构形式,尤其是对跨度超过27 m的,按拓扑优化后的新桁架形式能够节约更多的材料。 展开更多

关键词 铝合金桁架 拓扑优化 形状尺寸优化 耗材量

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船体应力释放孔的优化

15

作者 张思航 罗仁杰 +2 位作者 谢小龙 李留洋 马天帅 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第24期33-37,共5页

对部分应力集中十分严重的船体结构区域,可以通过设置应力释放孔的方法来控制其应力峰值。为了最大程度地改善关注区域应力峰值,以应力释放孔的形状、尺寸和位置等参数为设计变量,以开孔边界、施工工艺和非优化区域应力水平为约束条件,... 对部分应力集中十分严重的船体结构区域,可以通过设置应力释放孔的方法来控制其应力峰值。为了最大程度地改善关注区域应力峰值,以应力释放孔的形状、尺寸和位置等参数为设计变量,以开孔边界、施工工艺和非优化区域应力水平为约束条件,以优化区域的材料屈服利用因子最低为目标,对应力释放孔进行形状优化和尺寸优化。基于Isight平台,集成应力释放孔的参数化建模程序,采用遗传算法迭代求解,可得到最优设计方案。 展开更多

关键词 应力释放孔 尺寸优化 形状优化 Isight集成

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周扫式激光通信光端机遮光罩优化设计 被引量：1

16

作者 贾梅 李小明 +2 位作者 王桂冰 陶天奇 张立中 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期110-114,共5页

小卫星激光通信用周扫式光端机安装在卫星外部,光端机在卫星发射过程中会受到巨大的冲击,该机构的遮光罩与锁紧系统相连是光端机锁紧的关键部件,其结构刚度和强度的大小直接影响整机的可靠性。根据周扫式光端机的特点,对遮光罩外部约束... 小卫星激光通信用周扫式光端机安装在卫星外部,光端机在卫星发射过程中会受到巨大的冲击,该机构的遮光罩与锁紧系统相连是光端机锁紧的关键部件,其结构刚度和强度的大小直接影响整机的可靠性。根据周扫式光端机的特点,对遮光罩外部约束条件进行分析与计算,在保证力学要求的前提下,利用拓扑优化与自由尺寸优化相结合的方法对遮光罩进行优化设计,降低遮光罩的重量。分析表明采用优化设计后的遮光罩,其质量下降了17.08%,最大应力与最大位移降低了45.45%和54.93%,前三阶模态也有显著提升,提高了遮光罩的可用性及整机的可靠性。 展开更多

关键词 激光通信 周扫式 拓扑优化 自由尺寸优化

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平车转向架构架强度评估与优化

17

作者 王剑 贺泰雄 《大连交通大学学报》 CAS 2023年第5期50-55,共6页

以某H型平车转向架为研究对象,对其进行安全评估与结构优化。根据TB/T3549.1一2019标准对构架进行加载,结合强度理论与Goodman疲劳极限法对构架进行安全评估,确定不满足强度的位置。根据强度分析结果并基于OptiStruct平台,对原有结构应... 以某H型平车转向架为研究对象,对其进行安全评估与结构优化。根据TB/T3549.1一2019标准对构架进行加载,结合强度理论与Goodman疲劳极限法对构架进行安全评估,确定不满足强度的位置。根据强度分析结果并基于OptiStruct平台,对原有结构应力集中位置进行形状优化,使结构刚度变化更加协调,在此基础上对构架进行结构轻量化为目标的尺寸优化。优化结果表明:构架整体质量下降4.03%,最大结构应力降低了14.2%,结构更加合理。 展开更多

关键词 转向架构架 强度评估 形状优化 尺寸优化

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某挖树机挖土铲的综合结构优化

18

作者 高一佳 翟云飞 《专用汽车》 2017年第10期88-91,共4页

某挖树机项目的挖土铲在结构设计阶段遇到了制造工艺性差和结构超重的难题。为解决此问题,联合使用了拓扑优化、形状优化、尺寸优化和结构分析等多种现代设计方法和手段,最终设计出了一种相较于传统同类产品具有更好的可制造性和更优异... 某挖树机项目的挖土铲在结构设计阶段遇到了制造工艺性差和结构超重的难题。为解决此问题,联合使用了拓扑优化、形状优化、尺寸优化和结构分析等多种现代设计方法和手段,最终设计出了一种相较于传统同类产品具有更好的可制造性和更优异性能的全新的挖土铲结构。本文结合该优化过程,演示了如何在结构设计中联合使用多种优化技术,以获得最优设计方案的过程。 展开更多

关键词 联合优化 一维拓扑 形状优化 尺寸优化

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基于双层规划的白车身结构优化 被引量：8

19

作者 高云凯 王婧人 +1 位作者 方剑光 王园 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第22期98-104,共7页

在单次优化中,具有高维设计空间、多形态变量的优化易求解困难。因此将其分解成低维、单一形态变量的多层次优化。若优化分为双层次,上、下级相互依赖、相互作用、共同决定响应,即为双层规划问题。但是,双层规划令下级在上级的决策环境... 在单次优化中,具有高维设计空间、多形态变量的优化易求解困难。因此将其分解成低维、单一形态变量的多层次优化。若优化分为双层次,上、下级相互依赖、相互作用、共同决定响应,即为双层规划问题。但是,双层规划令下级在上级的决策环境中寻求最优解,本质上求解困难。为此,通过上、下级间的迭代进行求解。为提高白车身性能并实现轻量化,应同时优化截面形状和板件尺寸。复杂截面形状的参数化引用网格变形技术,易引起板件穿透和单元质量差,进而导致单次优化的重分析失效而终止迭代。因此基于近似模型优化截面形状。然而,尺寸优化为实现轻量化而增加设计变量,随设计空间维数的提高响应面模型的采样点成倍增加、拟合精度急剧下降。因此采用Nastran Sol200优化的方法。根据截面形状和板件尺寸优化的特点,将双层规划法引入白车身结构优化,解决了优化求解困难的问题,同时有效提升其静态刚度、模态频率和实现轻量化。 展开更多

关键词 双层规划 形状优化 响应面模型 尺寸优化

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基于免疫粒子群-齿行法的桁架结构分层优化 被引量：3

20

作者 陆金钰 沈圣 +1 位作者 牛畅 杨湛 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期335-340,共6页

针对考虑应力约束、位移约束和压杆稳定约束的桁架结构进行形状和尺寸优化,提出了一种基于免疫粒子群优化算法和齿行法的桁架结构优化算法.对形状和尺寸2类耦合变量进行分层处理.内层考虑各类约束条件,利用收敛速度较快的齿行法对给定... 针对考虑应力约束、位移约束和压杆稳定约束的桁架结构进行形状和尺寸优化,提出了一种基于免疫粒子群优化算法和齿行法的桁架结构优化算法.对形状和尺寸2类耦合变量进行分层处理.内层考虑各类约束条件,利用收敛速度较快的齿行法对给定形状的结构进行截面优化,使其自重最轻,将约束问题转化为非约束问题;外层则通过全局搜索能力较强的免疫粒子群算法对结构形状进行全局搜索,得出最终优化结果.通过37杆平面简支桁架桥和25杆空间桁架2个经典算例验证了所提算法的有效性.结果表明,所提算法采用内外层嵌套搜索,能够更好地处理2类变量的耦合关系,有效缩小了解空间的范围,具有良好的优化效果和较高的搜索效率. 展开更多

关键词 桁架形状与尺寸优化 分层优化 免疫粒子群优化算法 齿行法

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