【摘要】：拓?fù)鋬?yōu)化是結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中的重要組成部分,目前針對(duì)結(jié)構(gòu)線性變形問題的拓?fù)鋬?yōu)化方法的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟,而對(duì)于處理結(jié)構(gòu)在非線性工況下的拓?fù)鋬?yōu)化方法的研究還處于發(fā)展階段。本文實(shí)現(xiàn)了 LS-DYNA顯示動(dòng)力學(xué)軟件與CA(Cellular Automata)模型耦合求解的HCA(Hybird Cellular Automata)拓?fù)鋬?yōu)化算法,并通過Matlab動(dòng)態(tài)更新LS-DYNA關(guān)鍵字文件中的材料屬性及結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),開展對(duì)幾何非線性、材料非線性和接觸非線性工況下結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法的研究。利用改進(jìn)的HCA算法,結(jié)合具體典型實(shí)例,對(duì)比分析了幾何線性與非線性工況以及材料非線性小變形與材料非線性大變形工況的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果,證明了工程設(shè)計(jì)中考慮結(jié)構(gòu)非線性問題的重要性,并通過建立質(zhì)量調(diào)控函數(shù)及二次收斂的判斷準(zhǔn)則,實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量精確收斂于目標(biāo)質(zhì)量。針對(duì)材料非線性小變形工況下的HCA拓?fù)鋬?yōu)化算法在優(yōu)化過程中的質(zhì)量突變及震蕩不收斂現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)分析并通過建立控制算法消除了數(shù)值波動(dòng)問題。在前述研究基礎(chǔ)上,針對(duì)強(qiáng)非線性工況下薄壁吸能結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化問題,采用內(nèi)部填充薄壁墻的方式,通過刪除低于厚度下限的填充墻,實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)非線性工況下薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化,打破了傳統(tǒng)的耐撞性結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和HCA拓?fù)鋬?yōu)化算法必須基于三維實(shí)體網(wǎng)格單元建模的局限性,顯著提高了結(jié)構(gòu)碰撞優(yōu)化的精度,對(duì)汽車、軌道交通等領(lǐng)域關(guān)鍵安全結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)具有重要的意義。
【圖文】：

義優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)區(qū)域、載荷約束和邊界等條件，通過域內(nèi)最佳的材料分布。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的方法成為近年來國(guó)內(nèi)ｍ。一方面，拓?fù)鋬?yōu)化是尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化的基礎(chǔ)，是一種比較靈程設(shè)計(jì)提供一些新穎的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但其難度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于尺寸優(yōu)化和戰(zhàn)性。另一方面，拓?fù)鋬?yōu)化對(duì)節(jié)省整個(gè)設(shè)計(jì)過程的時(shí)間、減輕結(jié)構(gòu)的能具有較大的潛力，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向上具有較高的研宄前景［２］。逡逑于線彈性材料模型在彈性變形工況下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法的研究己被集成在Ｏｐｔｓｔｒｕｃｔ等商業(yè)軟件中，但隨著工程優(yōu)化中的問題不斷出來應(yīng)用于拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的方法己無法真實(shí)反映結(jié)構(gòu)非線性變形的問。一方面，商用軟件本身具有滯后性和封閉性，一些能求解非線性問果也不能及時(shí)集成于這些軟件中Ｗ。另一方面，有限元分析是拓?fù)鋬?yōu)目前的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法和一些熟知的優(yōu)化系統(tǒng)（如Ａｎｓｙｓ等）對(duì)非于梯度計(jì)算的，在求解非線性問題時(shí)會(huì)大幅增加求解時(shí)間，而且對(duì)于部接觸問題的求解比較困難。然而，在工程實(shí)際中的很多結(jié)構(gòu)都會(huì)發(fā)優(yōu)化時(shí)需要考慮其非線性行為對(duì)傳力路徑的響應(yīng)，比如幾何非線性線性。然而，現(xiàn)有的拓?fù)鋬?yōu)化方法存在難以處理非線性工況下的工程切需求一種無梯度的、善于解強(qiáng)非線性問題的拓?fù)鋬?yōu)化算法。逡逑

元胞以一種有限的、離散的狀態(tài)分布在一維、二維或多維的Ｍ格空間中。每個(gè)元胞都逡逑可以有一個(gè)或多個(gè)的變喭，這些變量更新的同時(shí)，元胞的狀態(tài)也會(huì)隨之發(fā)生改變。在元胞空逡逑間位置上與元胞相鄰的元胞稱為它的鄰居，由所有鄰居組成的Ｋ域稱為它的鄰域１４（Ｍ２】。圖２－逡逑１在一維元胞自動(dòng)機(jī)中，通常以半徑Ｉ？來確定鄰域，距離某個(gè)元胞ｒ內(nèi)的所有元胞均被認(rèn)為逡逑是該元胞鄰域中的鄰居１２｜］。逡逑１邐１邐１邐—邐ｍ逡逑（ａ）
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB21

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 顏世強(qiáng);漸進(jìn)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化理論及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2638418