本文關鍵詞：基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法研究及應用

  更多相關文章： 漸進結構優(yōu)化方法 靈敏度誤差 單元密度進化步長 權重系數(shù) 奇異單元

【摘要】：漸進結構優(yōu)化方法(ESO方法)是結構拓撲優(yōu)化的重要方法之一。ESO方法基本思想簡單,優(yōu)化過程中不產生中間密度,拓撲構形清晰,易于工程應用,但易于陷入局部最優(yōu)。因此,為了提高ESO方法的全局尋優(yōu)能力,本文針對單元密度的進化步長進行研究,確定了單元密度進化步長的控制函數(shù),引入雙向漸進結構優(yōu)化方法、靈敏度再分配技術和奇異單元判斷準則,提出了改進ESO方法,并進行了改進ESO方法的應用研究。主要研究工作包括以下幾個方面:1.單元密度進化步長控制模型的確定。按照單元密度對結構性能的影響將單元分為主要單元、次要單元和一般單元,并給出了單元權重系數(shù)的計算方法。根據(jù)單元密度對結構性能的影響規(guī)律,分析單元密度進化步長的控制要求,并按照控制要求建立幾種控制模型,以控制單元的刪除速率。通過兩個算例,對幾種控制模型的結構優(yōu)化結果進行分析比較,確定了一種綜合性能較好的單元密度進化步長控制模型。2.提出了基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法。針對ESO方法可能會由于誤刪單元導致優(yōu)化失敗的問題,引入雙向漸進結構優(yōu)化方法,通過添加單元避免在優(yōu)化過程中誤刪單元。采用靈敏度再分配技術抑制棋盤格式以獲得更平滑的優(yōu)化構形。針對在結構優(yōu)化中某些單元被刪除后會導致結構柔順度突變的問題,在優(yōu)化前期引入奇異單元判斷準則恢復誤刪單元,以提高ESO方法的全局尋優(yōu)能力。最后,通過算例驗證了所提出方法的有效性。3.基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化原型系統(tǒng)的實現(xiàn)。基于Matlab平臺開發(fā)了基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化原型系統(tǒng),并利用該原型系統(tǒng)對軸承支座和某公司公交車的鋼板彈簧吊耳支座進行了優(yōu)化設計,驗證本文方法的工程實用性。
【關鍵詞】：漸進結構優(yōu)化方法 靈敏度誤差 單元密度進化步長 權重系數(shù) 奇異單元
【學位授予單位】：桂林電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 結構優(yōu)化設計方法介紹9-11
• 1.2.1 結構優(yōu)化分類9-10
• 1.2.2 拓撲優(yōu)化的研究方法10-11
• 1.3 拓撲優(yōu)化中的數(shù)值不穩(wěn)定問題11
• 1.4 漸進結構優(yōu)化方法的國內外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.5 論文的研究內容13
• 1.6 本章小結13-14
• 第二章 漸進結構優(yōu)化方法的理論基礎以及方法實現(xiàn)14-21
• 2.1 引言14
• 2.2 漸進結構優(yōu)化方法的理論基礎14-18
• 2.2.1 漸進結構優(yōu)化方法的公式化描述14-16
• 2.2.2 優(yōu)化準則16-18
• 2.3 漸進結構優(yōu)化方法和雙向漸進結構優(yōu)化方法的實現(xiàn)18-20
• 2.3.1 基于應力約束的漸進結構優(yōu)化方法的實現(xiàn)18-19
• 2.3.2 基于剛度約束的雙向漸進結構優(yōu)化方法的實現(xiàn)19-20
• 2.4 本章小結20-21
• 第三章 基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法21-52
• 3.1 引言21
• 3.2 漸進結構優(yōu)化方法的失效機理21-26
• 3.2.1 整體剛度最大化設計的靈敏度分析21-22
• 3.2.2 漸進結構優(yōu)化方法的失效機理分析22-26
• 3.3 漸進結構優(yōu)化方法單元密度進化步長的控制模型26-36
• 3.3.1 單元密度進化步長對漸進結構優(yōu)化方法的影響26
• 3.3.2 漸進結構優(yōu)化方法單元密度進化步長的控制模型分析26-29
• 3.3.3 漸進結構優(yōu)化方法單元密度進化步長的控制模型確定29-36
• 3.4 基于單元密度進化步長控制的雙向漸進結構優(yōu)化方法36-45
• 3.4.1 棋盤格式的抑制36-37
• 3.4.2 基于單元密度進化步長控制的雙向漸進結構優(yōu)化方法分析與實現(xiàn)37-38
• 3.4.3 刪除周期迭代步數(shù)的研究38-40
• 3.4.4 算例分析與討論40-45
• 3.5 奇異單元的分析45
• 3.6 基于奇異單元和單元密度進化步長控制的雙向漸進結構優(yōu)化方法45-51
• 3.6.1 基于奇異單元和單元密度進化步長控制的BESO方法分析與實現(xiàn)46-48
• 3.6.2 算例分析與討論48-51
• 3.7 本章小結51-52
• 第四章 基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法原型系統(tǒng)開發(fā)及應用52-61
• 4.1 引言52
• 4.2 基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法原型系統(tǒng)簡介52-54
• 4.2.1 基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法原型系統(tǒng)的函數(shù)簡介52-53
• 4.2.2 基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法原型系統(tǒng)的功能簡介53-54
• 4.3 基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法原型系統(tǒng)的應用實例54-60
• 4.3.1 軸承支座結構的分析54-57
• 4.3.2 鋼板彈簧吊耳支座的分析57-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第五章 總結與展望61-63
• 5.1 全文總結61
• 5.2 未來展望61-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學位期間參加的科研項目及科研成果68

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚峰;王明強;;基于應力和剛度的連續(xù)體漸進結構優(yōu)化[J];江蘇科技大學學報(自然科學版);2007年S1期

2 杜春江;錢林方;牟淑志;;基于自適應參數(shù)的漸進結構優(yōu)化方法[J];機械科學與技術;2009年01期

3 章勝冬;楊軍剛;張衛(wèi)紅;;薄板結構加筋布局設計的漸進結構優(yōu)化方法[J];現(xiàn)代制造工程;2009年04期

4 劉妲鈮;洪杰;;基于漸進結構優(yōu)化法的結構動力學設計方法的初步研究[J];航空動力學報;2011年08期

5 胡興國;程赫明;位向飛;;根據(jù)排序移除低效材料的漸進結構優(yōu)化方法研究[J];科學技術與工程;2012年28期

6 胡興國;程赫明;;周期性擴大框架的漸進結構優(yōu)化方法研究[J];工程力學;2013年02期

7 李旭宇;倪澤;張露;;一種變刪除率的漸進結構優(yōu)化方法[J];長沙理工大學學報(自然科學版);2013年02期

8 榮見華,謝憶民,姜節(jié)勝,徐斌,付俊慶;漸進結構優(yōu)化設計的現(xiàn)狀與進展[J];長沙交通學院學報;2001年03期

9 羅志凡,盧耀祖,榮見華,張氫;基于一種新的應力準則的漸進結構優(yōu)化方法[J];同濟大學學報(自然科學版);2005年03期

10 王明強;姚峰;;基于應力剛度約束的連續(xù)體雙向漸進結構優(yōu)化[J];機械設計;2008年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 劉毅;金峰;;漸進結構優(yōu)化方法研究綜述[A];北京力學會第13屆學術年會論文集[C];2007年

2 劉風秋;;多種荷載工況作用下的漸進結構優(yōu)化設計[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（下冊）[C];1999年

3 張超亞;李洋;龍連春;;受剪平板加筋布局屈曲優(yōu)化設計[A];北京力學會第20屆學術年會論文集[C];2014年

4 劉豐睿;趙麗濱;;一種表面法向移動的凹凸?jié)u進法[A];北京力學會第17屆學術年會論文集[C];2011年

5 徐義;陳飆松;顧元憲;;漸進結構優(yōu)化法在三維熱傳導-結構耦合優(yōu)化設計中的應用[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

6 李偉;郝志明;;漸進結構優(yōu)化在離心機吊籃結構設計中的應用[A];中國計算力學大會'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計算力學學術會議（SCCM8）論文集[C];2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 賀丹;漸進結構優(yōu)化方法的改進策略及應用[D];大連理工大學;2008年

2 劉毅;雙向固定網(wǎng)格漸進結構優(yōu)化方法及其工程應用[D];清華大學;2005年

3 茅志穎;結構動力學設計漸進優(yōu)化方法研究[D];南京航空航天大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李應弟;基于進化步長控制的漸進結構優(yōu)化方法研究及應用[D];桂林電子科技大學;2015年

2 王敏捷;漸進結構優(yōu)化法的實現(xiàn)及其在泵車輕量化中的應用[D];湘潭大學;2011年

3 王沖;漸進結構優(yōu)化方法及其在回轉體拓撲優(yōu)化中的應用研究[D];重慶大學;2012年

4 倪澤;漸進結構優(yōu)化方法的改進及其應用[D];長沙理工大學;2013年

5 彭宇明;基于漸進結構優(yōu)化法的結構截面形狀優(yōu)化[D];汕頭大學;2006年

6 徐義;漸進結構優(yōu)化法三維熱傳導—結構耦合優(yōu)化設計中的應用[D];大連理工大學;2005年

7 羅靜;ESO方法刪除率研究及飛輪多目標結構優(yōu)化[D];重慶大學;2014年

，

本文編號：875180