隨著增材制造技術的興起,拓撲優(yōu)化成為結構優(yōu)化的重要工具。它是在給定的載荷與邊界條件下,尋求最優(yōu)的孔洞數(shù)目及其分布形式,使得結構的性能達到最優(yōu),其應用范圍涵蓋航空、航天、船舶以及高鐵等諸多領域。工程實際中存在著各種各樣的不確定性,而這些不確定性只能盡量減小但無法避免。多種不確定性因素耦合在一起將會產(chǎn)生較大的偏差。本文將結構設計中的拓撲優(yōu)化技術與不確定性分析相結合,采用邊界光滑的雙向漸進拓撲優(yōu)化（Bi-directional Evolutionary Topology Optimization,BETO）方法,開展了連續(xù)體、周期性連續(xù)體、各向同性材料以及多層級結構的穩(wěn)健拓撲優(yōu)化方法研究。主要工作如下:首先,提出了一種基于正交分解（Orthogonal Decomposition）與均勻采樣（Uniform Sampling）的不確定性分析方法（簡稱ODUS）,克服了現(xiàn)有區(qū)間量化方法處理載荷不確定性時存在推導復雜、計算效率低、難以得到顯式敏度信息等難題。采用正交分解技術,將載荷不確定性變量分離為若干個與有限元分析無關的系數(shù),節(jié)約了量化不確定性過程中的計算成本;通過均勻采樣技術,將原始的不確定... 

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源、背景與意義
    1.2 結構拓撲優(yōu)化方法研究綜述
    1.3 結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化方法研究綜述
    1.4 現(xiàn)狀總結與問題分析
    1.5 本文主要工作與組織結構
2 雙向漸進拓撲優(yōu)化方法
    2.1 引言
    2.2 邊界光滑的BETO方法
    2.3 基于BETO的結構拓撲優(yōu)化模型
    2.4 敏度分析與設計變量更新
    2.5 實例計算與結果分析
    2.6 本章小結
3 連續(xù)體結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 基于BETO的結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化模型
    3.3 ODUS不確定性分析方法
    3.4 敏度分析與設計變量更新
    3.5 實例計算與結果分析
    3.6 本章小結
4 周期性連續(xù)體結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 基于BETO的周期性結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化模型
    4.3 敏度分析與算法流程
    4.4 實例計算與結果分析
    4.5 本章小結
5 各向同性材料微結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 各向同性材料拓撲優(yōu)化設計理論
    5.3 基于BETO的各向同性材料微結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化模型
    5.4 多項式混沌展開法
    5.5 敏度分析與算法流程
    5.6 實例計算與結果分析
    5.7 本章小結
6 多層級結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化
    6.1 引言
    6.2 基于BETO的多層級結構穩(wěn)健拓撲優(yōu)化模型
    6.3 敏度分析與算法流程
    6.4 實例計算與結果分析
    6.5 本章小結
7 總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 創(chuàng)新之處
    7.3 工作展望
致謝
參考文獻
附錄Ⅰ 攻讀博士學位期間發(fā)表學術論文
附錄Ⅱ 攻讀博士學位期間申請專利


【參考文獻】：
期刊論文
[1]拓撲優(yōu)化在飛機艙門搖臂結構設計中的應用[J]. 邢本東,王福雨,王向明.  計算機輔助工程. 2018(Z1)
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[4]負泊松比負熱膨脹超材料微結構拓撲優(yōu)化設計[J]. 王昱,呂恩利,王亞娟,王飛仁,林小娟.  上海理工大學學報. 2016(06)
[5]航天器整體式多組件結構拓撲優(yōu)化設計與應用[J]. 朱繼宏,高歡歡,張衛(wèi)紅,周瑩.  航空制造技術. 2014(14)
[6]多輸入多輸出柔順機構幾何非線性拓撲優(yōu)化[J]. 李兆坤,張憲民.  機械工程學報. 2009(01)
[7]一種改進的結構拓撲優(yōu)化水平集方法[J]. 榮見華.  力學學報. 2007(02)
[8]基于水平集方法和von Mises應力的結構拓撲優(yōu)化[J]. 莊春剛,熊振華,丁漢.  中國機械工程. 2006(15)
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[10]采用非協(xié)調元的連續(xù)體拓撲優(yōu)化設計[J]. 袁振,吳長春.  力學學報. 2003(02)

博士論文
[1]改進的參數(shù)化水平集拓撲優(yōu)化方法與應用研究[D]. 李好.華中科技大學 2016

碩士論文
[1]基于可移動變形組件法的結構多尺度優(yōu)化研究[D]. 王沖.大連理工大學 2017
[2]考慮載荷大小和方向不確定性的連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化[D]. 王尚.大連理工大學 2015



本文編號：3702778