隨著增材制造技術(shù)的興起,拓?fù)鋬?yōu)化成為結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的性能達到最優(yōu),其應(yīng)用范圍涵蓋航空、航天、船舶以及高鐵等諸多領(lǐng)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(jié)構(gòu)設(shè)計中的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)與不確定性分析相結(jié)合,采用邊界光滑的雙向漸進拓?fù)鋬?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(jié)構(gòu)的穩(wěn)健拓?fù)鋬?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(dǎo)復(fù)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(shù),將載荷不確定性變量分離為若干個與有限元分析無關(guān)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(shù),將原始的不確定... 

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)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(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法研究綜述
    1.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化方法研究綜述
    1.4 現(xiàn)狀總結(jié)與問題分析
    1.5 本文主要工作與組織結(jié)構(gòu)
2 雙向漸進拓?fù)鋬?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(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型
    2.4 敏度分析與設(shè)計變量更新
    2.5 實例計算與結(jié)果分析
    2.6 本章小結(jié)
3 連續(xù)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化
    3.1 引言
    3.2 基于BETO的結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化模型
    3.3 ODUS不確定性分析方法
    3.4 敏度分析與設(shè)計變量更新
    3.5 實例計算與結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
4 周期性連續(xù)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化
    4.1 引言
    4.2 基于BETO的周期性結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化模型
    4.3 敏度分析與算法流程
    4.4 實例計算與結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 各向同性材料微結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化
    5.1 引言
    5.2 各向同性材料拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計理論
    5.3 基于BETO的各向同性材料微結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?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(jié)果分析
    5.7 本章小結(jié)
6 多層級結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化
    6.1 引言
    6.2 基于BETO的多層級結(jié)構(gòu)穩(wěn)健拓?fù)鋬?yōu)化模型
    6.3 敏度分析與算法流程
    6.4 實例計算與結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    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(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文
附錄Ⅱ 攻讀博士學(xué)位期間申請專利


【參考文獻】：
期刊論文
[1]拓?fù)鋬?yōu)化在飛機艙門搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 邢本東,王福雨,王向明.  計算機輔助工程. 2018(Z1)
[2]拓?fù)鋬?yōu)化與增材制造結(jié)合:一種設(shè)計與制造一體化方法[J]. 劉書田,李取浩,陳文炯,張永存.  航空制造技術(shù). 2017(10)
[3]拓?fù)鋬?yōu)化方法在航空用鈑金零件設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 王鳳.  航空制造技術(shù). 2017(Z1)
[4]負(fù)泊松比負(fù)熱膨脹超材料微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計[J]. 王昱,呂恩利,王亞娟,王飛仁,林小娟.  上海理工大學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[5]航天器整體式多組件結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計與應(yīng)用[J]. 朱繼宏,高歡歡,張衛(wèi)紅,周瑩.  航空制造技術(shù). 2014(14)
[6]多輸入多輸出柔順機構(gòu)幾何非線性拓?fù)鋬?yōu)化[J]. 李兆坤,張憲民.  機械工程學(xué)報. 2009(01)
[7]一種改進的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化水平集方法[J]. 榮見華.  力學(xué)學(xué)報. 2007(02)
[8]基于水平集方法和von Mises應(yīng)力的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化[J]. 莊春剛,熊振華,丁漢.  中國機械工程. 2006(15)
[9]結(jié)構(gòu)動力學(xué)設(shè)計優(yōu)化方法的新進展[J]. 顧松年,徐斌,榮見華,姜節(jié)勝.  機械強度. 2005(02)
[10]采用非協(xié)調(diào)元的連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計[J]. 袁振,吳長春.  力學(xué)學(xué)報. 2003(02)

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

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



本文編號：3702778