本文關(guān)鍵詞：基于密度進(jìn)化的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及應(yīng)用研究

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【摘要】：漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法(ESO)自提出以來(lái)便引起了結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域眾多專(zhuān)家學(xué)者的廣泛關(guān)注。ESO方法通過(guò)逐步移除設(shè)計(jì)區(qū)域中的低效單元的方式來(lái)獲得最優(yōu)的拓?fù)湫螒B(tài),其優(yōu)化思想簡(jiǎn)單,易于與現(xiàn)成的商用有限元分析軟件相連接,方便地用于解決工程實(shí)際中各種靜、動(dòng)力學(xué)等優(yōu)化問(wèn)題。ESO方法的理論與應(yīng)用領(lǐng)域都在不斷擴(kuò)充,同時(shí)也面臨著諸多問(wèn)題,如不能保證獲得全局優(yōu)化解、數(shù)值計(jì)算不穩(wěn)定等。本文對(duì)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的算法流程、單元?jiǎng)h除準(zhǔn)則和工程實(shí)際應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析和研究。首先,探討了傳統(tǒng)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法中初始刪除率與刪除率進(jìn)化步長(zhǎng)對(duì)算法收斂性的影響,采用了一種用結(jié)構(gòu)響應(yīng)值的廣義離散系數(shù)表示的性能指標(biāo),并將其用于自適應(yīng)步長(zhǎng)的制定；在性能指標(biāo)與步長(zhǎng)分析的基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)ESO方法作了改進(jìn),并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,將一種新的材料插值模型與ESO方法相結(jié)合,在分析靈敏度誤差產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,采用一種密度雙向進(jìn)化的單元增刪策略,減小了靈敏度計(jì)算誤差的同時(shí),能夠降低單元的誤刪率,提高了算法尋找全局優(yōu)化解的能力。然后,構(gòu)建了應(yīng)力和位移約束的最大剛度設(shè)計(jì)分析模型,借鑒了用應(yīng)變約束代替應(yīng)力、位移約束的處理方法；基于線(xiàn)彈性問(wèn)題的位移互等定理,采用一種在應(yīng)變約束點(diǎn)施加載荷逆向計(jì)算各單元應(yīng)變靈敏度的方法；在優(yōu)化的各個(gè)階段,根據(jù)約束判斷確定靈敏度加權(quán)的計(jì)算方式；運(yùn)用ANSYS二次開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)了基于ESO方法的拓?fù)鋬?yōu)化應(yīng)用程序。最后,在對(duì)ESO原理方法進(jìn)行了研究與改進(jìn)的基礎(chǔ)上,使用ESO優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用程序?qū)δ承吞?hào)注塑機(jī)的推力座和前模板進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),根據(jù)優(yōu)化所得的拓?fù)湫螒B(tài)對(duì)模型進(jìn)行了重建,通過(guò)優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)的性能對(duì)比對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。論文的末尾總結(jié)了全文的主要研究?jī)?nèi)容和成果,指出了研究中尚未解決的問(wèn)題,對(duì)進(jìn)一步研究的方向做出了展望。
【關(guān)鍵詞】：拓?fù)鋬?yōu)化 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 自適應(yīng)步長(zhǎng) 密度進(jìn)化 靈敏度分析 雙方向算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH122
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 論文的研究背景及意義12-14
• 1.1.1 論文研究的背景12-13
• 1.1.2 論文研究的意義13-14
• 1.2 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)框架19-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 自適應(yīng)步長(zhǎng)的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 傳統(tǒng)的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法22-25
• 2.2.1 傳統(tǒng)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)化模型23
• 2.2.2 滿(mǎn)應(yīng)力優(yōu)化準(zhǔn)則23
• 2.2.3 靈敏度分析23-25
• 2.3 棋盤(pán)效應(yīng)與靈敏度過(guò)濾25-26
• 2.4 初始條件對(duì)優(yōu)化結(jié)果收斂性的影響分析26-30
• 2.4.1 算例模型26
• 2.4.2 初始刪除率與進(jìn)化步長(zhǎng)26-30
• 2.5 基于廣義離散系數(shù)的自適應(yīng)進(jìn)化步長(zhǎng)制定策略30-34
• 2.5.1 一種廣義離散系數(shù)表示的性能指標(biāo)30-31
• 2.5.2 基于廣義離散系數(shù)的自適應(yīng)進(jìn)化步長(zhǎng)31
• 2.5.3 自適應(yīng)步長(zhǎng)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)施流程31-32
• 2.5.4 算例32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第3章 基于密度-剛度插值的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 質(zhì)量約束下的剛度優(yōu)化問(wèn)題模型構(gòu)建36-38
• 3.2.1 材料插值模型36-37
• 3.2.2 密度-剛度插值模型37-38
• 3.2.3 質(zhì)量約束下的剛度優(yōu)化模型38
• 3.3 靈敏度誤差分析及過(guò)濾38-40
• 3.3.1 靈敏度誤差分析39
• 3.3.2 靈敏度過(guò)濾39-40
• 3.4 基于密度雙向進(jìn)化的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化40-42
• 3.4.1 一種密度雙向進(jìn)化的軟刪除優(yōu)化方法40-41
• 3.4.2 優(yōu)化實(shí)施流程41-42
• 3.5 算例42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 多約束問(wèn)題的ESO方法及其應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)46-61
• 4.1 引言46
• 4.2 應(yīng)力和位移約束下的最大剛度設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型46-47
• 4.3 應(yīng)力和位移約束下的最大剛度設(shè)計(jì)靈敏度分析47-53
• 4.3.1 位移靈敏度分析47-48
• 4.3.2 應(yīng)力靈敏度分析48-49
• 4.3.3 位移約束與應(yīng)力約束的簡(jiǎn)化處理49-51
• 4.3.4 一種應(yīng)變靈敏度簡(jiǎn)便計(jì)算方法51-52
• 4.3.5 基于約束判斷的靈敏度加權(quán)方法52-53
• 4.4 多約束優(yōu)化性能評(píng)價(jià)指標(biāo)53
• 4.5 應(yīng)力和位移約束問(wèn)題的ESO方法實(shí)施流程53-55
• 4.6 基于ESO方法的拓?fù)鋬?yōu)化應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)55-59
• 4.6.1 應(yīng)用程序總體設(shè)計(jì)與菜單功能劃分55-57
• 4.6.2 ESO拓?fù)鋬?yōu)化程序設(shè)計(jì)57-59
• 4.7 本章小結(jié)59-61
• 第5章 ESO方法在注塑機(jī)關(guān)鍵零部件拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 ESO方法在推力座優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用61-66
• 5.2.1 推力座結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化預(yù)分析61-63
• 5.2.2 推力座結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)及結(jié)果分析63-65
• 5.2.3 推力座優(yōu)化結(jié)果模型重建及性能評(píng)價(jià)65-66
• 5.3 前模板在ESO優(yōu)化應(yīng)用程序中的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)66-70
• 5.3.1 前模板結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化前處理66-67
• 5.3.2 前模板漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化求解67-69
• 5.3.3 前模板拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果分析及評(píng)價(jià)69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71
• 6.2 工作展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄77
• 作者簡(jiǎn)介77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果和參與的科研項(xiàng)目77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 謝億民;黃曉東;左志豪;唐繼武;榮見(jiàn)華;;漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法(ESO)和雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法(BESO)的近期發(fā)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2011年04期

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本文編號(hào)：598899