本論文以國家自然科學(xué)基金(50375051)、廣東省自然科學(xué)基金(036548)和高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師教學(xué)科研獎勵計劃資助項目為依托,開展了對柔順機構(gòu)動念拓撲優(yōu)化技術(shù)的進一步深入研究。 針對目前柔順機構(gòu)的拓撲優(yōu)化設(shè)計主要是根據(jù)指定的輸入輸出關(guān)系存靜態(tài)條件下進行設(shè)計的,有關(guān)機構(gòu)動態(tài)拓撲優(yōu)化設(shè)計的研究還非常有限,本文開展了柔順機構(gòu)進行動態(tài)拓撲優(yōu)化研究。首先把均勻化方法和有限元理論相結(jié)合,應(yīng)用于多孔材料的彈性本構(gòu)方程模擬,利用位移漸進展開建立了均勻化有限元列式,推導(dǎo)出了等效彈性模量與微結(jié)構(gòu)單元尺寸之間的關(guān)系,進而以均勻化理論為基礎(chǔ),建立柔順機構(gòu)動念拓撲優(yōu)化模型。接著利用準則法對模型進行優(yōu)化。在頻率約束中采用“細啃”法來提高機構(gòu)的固有頻率和優(yōu)化最終的拓撲圖,給出了相應(yīng)的優(yōu)化實現(xiàn)方法和程序流程圖,解決了在實際的優(yōu)化過程中存在的三個數(shù)值計算不穩(wěn)定現(xiàn)象,即棋盤格式、網(wǎng)格依賴性以及局部極值問題。最后以Matlab軟件作為開發(fā)平臺,進行實例分析,得出了較為理想的數(shù)值計算結(jié)果,驗證了算法的正確性和穩(wěn)定性。 

【文章來源】：汕頭大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

設(shè)計域局部放大圖圖2一3單位微結(jié)構(gòu)

2棋盤格問題用均勻化方法來對機構(gòu)進行拓撲優(yōu)化時，很容易產(chǎn)生棋盤格現(xiàn)象，Diaz和Sigmond研究發(fā)現(xiàn)，用雙線性形式表示的四節(jié)點各向同性單元，優(yōu)化過程中如機構(gòu)產(chǎn)生如圖3一Zb)所示的棋盤格現(xiàn)象，它的強度就沒有如圖3一I)c所示的各個相鄰單元密度平均后的機構(gòu)大，而月.產(chǎn)生棋盤現(xiàn)象后的機構(gòu)難于加工制造，給設(shè)計和生產(chǎn)帶來很多不便。這里介紹一下處理棋盤格問題的具體算法。

.4程序流程圖圖3一4是動態(tài)拓撲優(yōu)化的程序流程圖，虛線框中為靜態(tài)拓撲優(yōu)化流程圖。3.5本章小結(jié)木章給出柔順機構(gòu)動態(tài)拓撲優(yōu)化的兩種算法，并對其中的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象進行了詳細的分析，給出了實現(xiàn)優(yōu)化算法的程序流程圖，確定了柔順{兒構(gòu)動態(tài)拓撲優(yōu)化的實現(xiàn)方法。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]拓撲優(yōu)化設(shè)計中剛度與密度關(guān)系的一種力學(xué)模型[J]. 鄧揚晨,張衛(wèi)紅,劉曉歐,章怡寧.  航空計算技術(shù). 2004(01)
[2]應(yīng)用MATLAB計算結(jié)構(gòu)自振頻率和振型的一種方法[J]. 關(guān)文閣,楊黎萌,魏翠玲.  工程地質(zhì)計算機應(yīng)用. 2004(01)
[3]柔性結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計發(fā)展概況[J]. 王振海,張衛(wèi)紅.  機械設(shè)計. 2004(03)
[4]柔順機構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計[J]. 張憲民.  機械工程學(xué)報. 2003(11)
[5]薄板減振降噪的拓撲優(yōu)化設(shè)計方法[J]. 楊德慶,柳擁軍,金咸定.  船舶力學(xué). 2003(05)
[6]動響應(yīng)約束下阻尼材料配置優(yōu)化的拓撲敏度法[J]. 楊德慶.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2003(08)
[7]拓撲優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀及在微機構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 褚金奎,郝秀春,王立鼎.  微納電子技術(shù). 2003(Z1)
[8]基于均勻化方法的柔順機構(gòu)的設(shè)計[J]. 謝先海,廖道訓(xùn).  中國機械工程. 2003(11)
[9]復(fù)合材料周期性線彈性微結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化設(shè)計[J]. 袁振,吳長春.  固體力學(xué)學(xué)報. 2003(01)
[10]桁架結(jié)構(gòu)動力學(xué)拓撲優(yōu)化設(shè)計解的存在性探討[J]. 徐斌,吳克恭,姜節(jié)勝.  機械科學(xué)與技術(shù). 2002(04)



本文編號：2910468