發(fā)布時間：2017-05-16 17:01

  本文關鍵詞：基于枚舉刪除的ESO算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著時代的快速發(fā)展,各工程領域對結構的性能要求也越來越高,設計中要考慮的因素也越來越復雜,因此,傳統(tǒng)的結構設計方法往往難以應付。同時,新結構和新材料的不斷涌現(xiàn)也給傳統(tǒng)設計方法提出了挑戰(zhàn)。在這種情形下,結合計算機技術和有限元方法的現(xiàn)代優(yōu)化設計方法應運而生。而漸進結構優(yōu)化(ESO)方法因其概念簡單、思想樸素、易于實現(xiàn)而廣泛運用于結構優(yōu)化中。自ESO方法提出至今,該方法得到了快速的發(fā)展,現(xiàn)已廣泛運用于結構應力、剛度、頻率、屈曲等優(yōu)化中。然而,該方法卻一直被視為是完全啟發(fā)式算法,目標函數(shù)與優(yōu)化準則之間缺乏合理的聯(lián)系。因此,以應力、剛度等不同靈敏度作為優(yōu)化準則來確定單元的低效性,從而將這些低效刪除的做法缺乏合理性,這些低效單元的刪除無法確保結構不失效。Rozvany提出質疑ESO有效性的Tie-beam算例也說明傳統(tǒng)ESO方法存在這一缺陷�；诖�,為了避免ESO方法失效。針對剛度優(yōu)化問題,本文在傳統(tǒng)的ESO方法中引入了枚舉法。通過對刪除單元后的結構進行二次有限元計算,提取結構當前的平均柔度,當結構平均柔度發(fā)生巨大跳變時,則應停止原ESO的迭代,返回前一步刪除的單元,轉而調用枚舉法搜索低效單元。通過枚舉法先選出當前體積比下要刪除單元的所有組合,然后分別刪除這些單元集,通過比較分別刪除這些單元集后對應的目標函數(shù)值大小,確定當前步要刪除的最低效的單元集,然后刪除這些單元。通過算例驗證,本文基于枚舉刪除的ESO方法不僅能夠獲得傳統(tǒng)ESO方法的優(yōu)化結果,而且能夠徹底避免傳統(tǒng)ESO方法誤刪而引起的Tie-beam類算例的失效。同時,該算法受初始優(yōu)化參數(shù)和網格大小的依賴程度遠遠小于原ESO方法。針對基于枚舉刪除的ESO算法效率較低的問題,本文對枚舉法的使用方式提出了改進。通過引入低效區(qū)域放大系數(shù)λ,從而在原始ESO方法確定的低效區(qū)域范圍內進行枚舉搜索,搜索低效區(qū)域內最低效單元集,進而將其刪除。枚舉方式的改進,使得本文算法能夠成功解決剛度優(yōu)化中的經典算例,且在相同的位移約束下,本文算法能夠獲得比原始ESO方法重量更小的拓撲。這也表明本文算法具有較強的尋優(yōu)能力和普遍的適用性。
【關鍵詞】：漸進結構優(yōu)化 合理性 剛度準則 枚舉法
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 結構拓撲優(yōu)化8-13
• 1.2.1 離散體結構拓撲優(yōu)化9
• 1.2.2 連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化9-13
• 1.3 論文研究的意義13
• 1.4 論文研究的內容13-14
• 2 ESO方法的數(shù)學基礎和合理性14-19
• 2.1 基本ESO方法14-15
• 2.1.1 應力準則14-15
• 2.1.2 ESO方法的實施15
• 2.2 ESO方法的數(shù)學基礎15-16
• 2.3 ESO方法的合理性16-18
• 2.4 本章小結18-19
• 3 基于枚舉刪除的ESO算法19-40
• 3.1 基于枚舉刪除的ESO方法的基本思想19-21
• 3.1.1 單元刪除方式的探討19-20
• 3.1.2 基于枚舉法的刪除策略的提出20-21
• 3.2 剛度約束下基于枚舉刪除的ESO算法的構造21-22
• 3.2.1 剛度準則21-22
• 3.2.2 枚舉刪除22
• 3.3 基于枚舉刪除的ESO方法的實施22-25
• 3.3.1 優(yōu)化模型22-23
• 3.3.2 算法的實施流程23-25
• 3.4 算例研究25-35
• 3.4.1 Tie-beam算例25-26
• 3.4.2 本文方法下TB問題的解26-29
• 3.4.3 類Tie-beam問題的優(yōu)化29-33
• 3.4.4 與解決TB問題的其他方法的對比33-35
• 3.5 基于枚舉刪除的ESO方法對各項參數(shù)的依賴性35-38
• 3.5.1 單元刪除率ERR35-36
• 3.5.2 單元網格尺寸36-37
• 3.5.3 單元類型37-38
• 3.6 本章小結38-40
• 4 枚舉方式的改進及經典算例驗證40-60
• 4.1 枚舉法的利弊及改進措施40-43
• 4.1.1 枚舉法的利弊40-42
• 4.1.2 改善枚舉法尋優(yōu)效率的措施42-43
• 4.2 Tie-beam算例驗證43-47
• 4.2.1 低效區(qū)域放大系數(shù) λ 的取值研究45-47
• 4.3 經典算例驗證47-58
• 4.3.1 MBB梁48-50
• 4.3.2 三點承載簡支梁50-52
• 4.3.3 短懸臂梁52-56
• 4.3.4 Michell桁架56-58
• 4.4 本章小結58-60
• 5 結論與展望60-62
• 5.1 結論60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-68

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1 侯亞君,高峰,盛國輝;評價系統(tǒng)效率的弱共協(xié)調方法[J];沈陽工業(yè)學院學報;1997年03期

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1 本報記者 王揚 通訊員 曾慶剛 張文祥;高亞平細分單元要素 力促管理精益[N];中國煤炭報;2010年

2 曹元文　徐忠波　婁純泗;單元集成訓練探要[N];解放軍報;2004年

3 ;六單元集成IGBT模塊[N];計算機世界;2001年

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1 童迪;考慮新任務插入的虛擬單元動態(tài)構建與調度問題研究[D];江蘇科技大學;2015年

2 陸周周;基于枚舉刪除的ESO算法研究[D];重慶大學;2015年

3 楊瑞巖;包裝單元、搬運單元和集裝單元匹配關系建模與優(yōu)化[D];吉林大學;2013年

  本文關鍵詞：基于枚舉刪除的ESO算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371382