本文關(guān)鍵詞：連續(xù)體多工況結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化不僅極大改善了結(jié)構(gòu)性能,減少材料浪費,還縮短了研發(fā)周期,提高了設(shè)計效率。隨著有限元技術(shù)的不斷成熟和優(yōu)化算法的快速發(fā)展,結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計受到人們越來越多的關(guān)注。結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化已儼然成為了優(yōu)化領(lǐng)域研究的重要研究方向。而實際結(jié)構(gòu)大多在多種工況下工作,因此,研究多工況拓撲優(yōu)化問題具有較大現(xiàn)實意義。首先本文針對多工況下連續(xù)體結(jié)構(gòu)的剛度優(yōu)化問題,提出了多種工況結(jié)構(gòu)優(yōu)化的性能指標,并分析了基于邏輯AND準則的傳統(tǒng)ESO方法解決多工況拓撲優(yōu)化問題的優(yōu)缺點。針對多工況優(yōu)化本質(zhì)上屬于多目標問題,提出了線性加權(quán)的方法求解該問題。對權(quán)系數(shù)的選取做了進一步的分析和討論,分別提出了靜態(tài)加權(quán)和動態(tài)加權(quán)兩種情況下的權(quán)系數(shù)選取公式,較有效的解決了多工況剛度優(yōu)化問題。其次,本文對Steven提出的極大值極小化方法求解多工況問題進行了分析,指出工況載荷相差較大時拓撲優(yōu)化結(jié)構(gòu)無法反應(yīng)小載荷工況傳遞路徑的不足。并對此進行了改進,以每個工況單元應(yīng)力(或應(yīng)變能)與平均值的比值代替單元應(yīng)力值,保證小載荷工況的參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化,較有效的解決了問題。最后,本文從滿應(yīng)力思想出發(fā),闡述了桁架結(jié)構(gòu)的進化方式,以此為基礎(chǔ)將滿應(yīng)力設(shè)計準則運用到ESO方法中。通過改變單元的厚度,結(jié)構(gòu)中的每個單元趨于或達到滿應(yīng)力狀態(tài),從而使結(jié)構(gòu)拓撲趨于最優(yōu)。針對多工況拓撲優(yōu)化問題,根據(jù)單元在各工況下的應(yīng)力大小來確定其厚度,以此實現(xiàn)單元厚度(設(shè)計變量)的更新;并結(jié)合ESO方法,逐步刪除厚度較小的單元,以實現(xiàn)多工況結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：多工況 加權(quán)系數(shù) 極大值極小化 滿應(yīng)力 變厚度
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化9-12
• 1.2.1 離散體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化9
• 1.2.2 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化9-12
• 1.3 論文課題的研究背景12-13
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容13-14
• 1.5 論文的研究意義14-15
• 2 ESO方法介紹15-17
• 2.1 引言15
• 2.2 傳統(tǒng)ESO方法的介紹15-16
• 2.3 本章小結(jié)16-17
• 3 多工況下拓撲優(yōu)化方法的研究及改進17-45
• 3.1 性能指標17-20
• 3.1.1 單工況下結(jié)構(gòu)優(yōu)化性能指標17-18
• 3.1.2 多工況下結(jié)構(gòu)優(yōu)化性能指標18-20
• 3.2 傳統(tǒng)ESO的多工況優(yōu)化方法20-26
• 3.2.1 方法的優(yōu)缺點20-21
• 3.2.2 傳統(tǒng)ESO優(yōu)化方法算例分析21-26
• 3.3 基于靜態(tài)加權(quán)系數(shù)的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化26-36
• 3.3.1 線性加權(quán)方法的介紹26
• 3.3.2 多工況下的加權(quán)系數(shù)26-27
• 3.3.3 影響權(quán)因子的相關(guān)參數(shù)分析27-36
• 3.4 動態(tài)加權(quán)方法的多工況結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究36-41
• 3.4.1 動態(tài)加權(quán)系數(shù)的確定37-38
• 3.4.2 算法具體實施步驟38-40
• 3.4.3 算例分析40-41
• 3.5 極大值極小化思想解決多工況拓撲優(yōu)化問題41-44
• 3.5.1 對最大應(yīng)力最小化方法的改進42
• 3.5.2 優(yōu)化流程42
• 3.5.3 算例分析42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 4 基于應(yīng)力約束的多工況拓撲優(yōu)化研究45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 滿應(yīng)力設(shè)計方法的介紹45
• 4.3 桁架結(jié)構(gòu)的滿應(yīng)力設(shè)計45-47
• 4.4 基于滿應(yīng)力準則的多工況連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計47-52
• 4.4.1 多工況下設(shè)計變量的選取48-49
• 4.4.2 具體實施步驟49
• 4.4.3 算例分析49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 結(jié)論與展望53-54
• 5.1 全文總結(jié)53
• 5.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 附錄59

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