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题名面向不锈钢地铁整车结构的显式拓扑优化设计
被引量：4
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作者
林鹏
于洋洋
田洪雷
户迎灿
陈书杰
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机构
中车青岛四方机车车辆股份有限公司
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出处
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期111-120,共10页
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基金
中国中车股份有限公司科技研究开发计划(2020CCB111)资助。
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文摘
随着轨道车辆轻量化设计需求日益突出,拓扑优化技术正加速应用于车辆关键局部结构高性能轻量化设计并取得较显著减重成果,但受限于制造要求和较大的计算规模,整车级车体结构拓扑优化已为轨道车辆设计阶段的难点之一.论文针对某不锈钢地铁车体结构设计需求,基于移动可变形组件法(Moving Morphable Component, MMC),开展显式拓扑优化框架下的整车级车体结构优化设计.依据EN 12663标准工况及车体设计空间,建立了地铁车体结构MMC拓扑优化数学模型,给出了相应的拓扑优化设计流程,搭建了地铁车体结构显示拓扑优化算法平台.按照设计流程,基于灵敏度的驱动,以车体结构的整体刚度作为设计目标,同时设置质量约束,通过调控组件移动、旋转和变形,实现对整车级车体结构的拓扑优化研究,确定了车体拓扑构型.基于MMC方法,可有效降低优化过程中的计算量,直接获取较为清晰的不锈钢地铁车体结构整车级传力路径,论文数值算例验证了该算法的优势.
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关键词
移动可变形组件法(mmc)
显式拓扑优化
整车轻量化设计
不锈钢地铁
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Keywords
moving morphable component(mmc)
explicit topology optimization
vehicle-level lightweight design
stainless steel metro carbody
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分类号
U270.2
[机械工程—车辆工程]
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题名考虑平稳随机响应的显式结构拓扑优化
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作者
李佳霖
张有为
张维声
郭杏林
郭旭
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机构
大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室工程力学系
大连理工大学宁波研究院
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出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期505-513,共9页
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基金
国家自然科学基金(11821202,11732004)
国家重点研发计划(2020YFB1709401)资助项目。
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文摘
随机载荷是工程结构在服役中经常承受的一种复杂的载荷形式,通常采用统计学特性对其进行描述。对随机载荷作用下的结构进行拓扑优化设计是一项极具挑战性的工作,其主要难点在于,(1)传统隐式拓扑优化方法的设计变量数巨大,且用于结构动态性能拓扑优化问题时存在虚假模态等数值不稳定问题;(2)对结构的随机动力响应统计量及其灵敏度进行计算需要极大的计算量;(3)隐式拓扑优化框架下的分析模型与优化模型强耦合,导致结构有限元模型具有极高的自由度,进一步加剧了上述困难。本文基于移动可变形组件框架和虚拟激励法理论,提出了一种平稳随机载荷作用下结构的显式拓扑优化设计方法。通过将一系列可移动和可变形的结构组件作为优化的基础单元,实现了使用少量设计变量描述结构拓扑构型的目的。采用虚拟激励法、自由度删除技术和模态位移法有效降低了对结构进行随机振动分析和灵敏度分析的计算量。在此基础上,以结构柔顺度的标准差为目标函数、以设计域内实体材料的体积为约束条件,实现了限带白噪声作用下结构的拓扑优化设计,并通过数值算例验证了本文方法的有效性。
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关键词
拓扑优化
移动可变形组件法(mmc)
自由度删除技术
虚拟激励法
平稳随机响应
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Keywords
topology optimization
moving morphable component(mmc)
degree of freedom elimination technique
pseudo excitation method(PEM)
stationary random responses
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分类号
TB123
[理学—工程力学]
O302
[理学—力学]
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