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涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的清晰结构拓扑优化设计 被引量：6
1
作者 荣见华 赵圣佞 +3 位作者 李方义 俞燎宏 荣轩霈 陈成 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期174-185,共12页
针对以结构柔顺度最小为目标函数,涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的结构拓扑优化设计问题,提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先,为了消除现有的结构实体相及空洞相的相同的光滑Heaviside映射导致的强烈对立矛盾,引入光滑Heaviside映... 针对以结构柔顺度最小为目标函数,涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的结构拓扑优化设计问题,提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先,为了消除现有的结构实体相及空洞相的相同的光滑Heaviside映射导致的强烈对立矛盾,引入光滑Heaviside映射和修改的光滑Heaviside映射分别进行实体相及空洞相的设计变量过滤;而后,构建了合理和协同的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化模型;利用MMA算法,形成了一种新的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化算法。给出的算例结果表明,与现有方法比,该方法可解决结构实体相和空洞相的几何最小长度尺寸控制问题。且所提方法可获得清晰0/1分布的优化结构拓扑。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 最小长度尺寸 可制造性 滤波器 heaviside映射
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一种密度约束的拓扑优化方法 被引量：4
2
作者 闫晓磊 谢露 +2 位作者 陈佳文 花海燕 黄晓东 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期350-355,共6页
拓扑优化方法是改善结构性能、实现结构创新设计的有效手段。本文采用浮动映射技术,提出了一种密度约束的拓扑优化(Density-constrained topology optimization,DCTO)方法。该方法不同于SIMP方法,采用线性无惩罚材料插值模型,通过准则优... 拓扑优化方法是改善结构性能、实现结构创新设计的有效手段。本文采用浮动映射技术,提出了一种密度约束的拓扑优化(Density-constrained topology optimization,DCTO)方法。该方法不同于SIMP方法,采用线性无惩罚材料插值模型,通过准则优化,首先找到结构的最优“厚度”(材料相对密度)分布,然后通过浮动映射函数不断对材料相对密度施加约束,使其逐渐趋于0/1分布。所提出拓扑优化方法的材料相对密度直接代表了材料在结构中的“厚度”分布,其求解原理与SIMP方法有着本质区别。数值算例表明,该方法得到的拓扑结构边界更清晰、光滑,且可避免材料插值模型选取问题。 展开更多
关键词 拓扑优化 heaviside映射 材料插值模型 变密度
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改进的抑制灰度单元的拓扑优化方法 被引量：5
3
作者 高翔 王林军 杜义贤 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期2003-2012,共10页
固体各向同性材料惩罚法或材料属性有理近似法所得拓扑优化结构中存在大量灰度单元,且现有Heaviside投影函数存在频繁调用密度矩阵的问题,进而导致计算效率较低.针对此问题提出了一种基于改进Heaviside投影函数的抑制灰度单元的拓扑优... 固体各向同性材料惩罚法或材料属性有理近似法所得拓扑优化结构中存在大量灰度单元,且现有Heaviside投影函数存在频繁调用密度矩阵的问题,进而导致计算效率较低.针对此问题提出了一种基于改进Heaviside投影函数的抑制灰度单元的拓扑优化方法,首先,建立以结构柔度最小化为设计目标的拓扑优化模型;然后,通过固体各向同性材料惩罚法或材料属性有理近似法计算杨氏模量;最后,通过Heaviside投影函数抑制灰度单元,并由优化准则法求解拓扑优化问题.数值模拟结果表明,文中2个Heaviside投影函数能够稳定和有效地抑制灰度单元,且二者分别对固体各向同性材料惩罚法和材料属性有理近似法所得结构的清晰度和刚度的改进效果比较明显. 展开更多
关键词 拓扑优化 变密度法 heaviside投影函数 抑制灰度单元
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采用改进导重法的拓扑结构灰度单元过滤技术 被引量：2
4
作者 高翔 王林军 +1 位作者 杜义贤 付君健 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1106-1114,共9页
针对二分法计算拉格朗日乘子时收敛速度较慢的问题,提出了拉格朗日乘子计算方法,应用于优化准则(OC)法和导重(GW)法2种密度更新方法,并与二分法进行了对比。建立体积约束下柔度最小的拓扑优化模型;通过固体各向同性材料惩罚(SIMP)法或... 针对二分法计算拉格朗日乘子时收敛速度较慢的问题,提出了拉格朗日乘子计算方法,应用于优化准则(OC)法和导重(GW)法2种密度更新方法,并与二分法进行了对比。建立体积约束下柔度最小的拓扑优化模型;通过固体各向同性材料惩罚(SIMP)法或材料属性有理近似(RAMP)法计算单元的弹性模量;通过所提方法计算拉格朗日乘子,并通过导重法更新单元密度;通过Heaviside投影函数减少灰度单元的数量。计算结果表明:虽然所提方法对有限元分析次数并没有显著改进,但计算拉格朗日乘子所用CPU时间少于二分法,且密度更新次数降低至50%以下;在2个数值算例中,采用SIMP模型时,导重法所得结构柔度比OC法更小,能够得到刚度更高的结构。 展开更多
关键词 二分法 优化准则(OC)法 导重(GW)法 heaviside投影函数 拓扑优化
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含有Heaviside密度映射的构型平稳变化的柔性机构拓扑优化设计 被引量：5
5
作者 陈成 荣见华 +3 位作者 易珏虹 张晓光 赵爱琼 赵圣佞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第1期129-136,共8页
现有柔性机构拓扑优化方法在解决柔性机构拓扑优化的类铰链和灰度问题仍存在一些困难。为获得清晰和不含类铰链的优化拓扑,提出了一种构型平稳变化的结构拓扑优化求解方法。首先,构建了一种能综合表征柔性机构输入和输出端的局部刚度特... 现有柔性机构拓扑优化方法在解决柔性机构拓扑优化的类铰链和灰度问题仍存在一些困难。为获得清晰和不含类铰链的优化拓扑,提出了一种构型平稳变化的结构拓扑优化求解方法。首先,构建了一种能综合表征柔性机构输入和输出端的局部刚度特性的加权组合柔顺度函数;而后,引入加权组合柔顺度的小量变化约束、Heaviside密度映射和变约束限方案,建立了柔性机构构型平稳变化的优化模型;最后结合MMA算法,形成了一种构型平稳变化的柔性机构拓扑优化方法。给出的算例结果表明,相比于现有方法,该方法计算公式简单,可获得清晰且无类铰链的拓扑构型。 展开更多
关键词 柔性机构 拓扑优化 heaviside映射 柔顺度
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