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题名基于改进牛顿法的梁结构拓扑优化方法
被引量：1
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作者
商鹏
张海瑞
阳加远
王辉雄
洪东跑
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机构
中国运载火箭技术研究院
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出处
《强度与环境》
CSCD
2023年第2期40-46,共7页
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基金
国家自然科学基金(U20B2028)资助。
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文摘
面向飞行器结构轻量化、高刚度的设计需求,为改进传统结构拓扑优化方法存在初始值选择条件严苛、收敛速度慢等问题,将牛顿-拉普森算法和外点惩罚函数法相结合,研究提出一种基于改进牛顿法的梁模型结构拓扑优化方法。结合飞行器翼舵、支架和端框等支撑结构的特点,建立基于变密度法的结构拓扑优化模型,并采用牛顿-拉普森算法进行模型参数求解。引入外点惩罚函数法对牛顿-拉普森算法进行改进,通过综合考虑优化过程中梯度方向与初始点选取的影响,构建惩罚函数代替拉格朗日函数。进一步,通过考虑单元节点位移与相对密度关系,求解更为精确的海森矩阵,有效提升算法的收敛效率和稳定性。以飞行器结构中典型梁结构作为研究对象,开展案例应用研究。结果表明该方法能够得到边界清晰、结果稳定性高的结构拓扑优化模型,且优化精度与效率较传统方法高,可为飞行器结构轻量化设计提供支持。
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关键词
拓扑优化
外点惩罚函数法
牛顿-拉普森算法
海森矩阵
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Keywords
Topology optimization
outer point penalty function method
Newton-Raphson algorithm
Hessian matrix
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分类号
V414.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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