發(fā)布時間：2017-04-17 11:25

  本文關鍵詞：基于ESO算法的L型區(qū)域結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化及應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：科學技術(shù)不斷發(fā)展對結(jié)構(gòu)拓撲設計提出越來越高的要求，而傳統(tǒng)的按照工程經(jīng)驗設計結(jié)構(gòu)構(gòu)形的方法已經(jīng)不能滿足這一要求。計算機和數(shù)值分析技術(shù)引入結(jié)構(gòu)設計領域是結(jié)構(gòu)設計方法的重大突破。漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法(evolutionary structuraloptimization, ESO)是其中一種簡明有效的方法。 L型區(qū)域結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化是結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化領域的活躍課題，常用的拓撲優(yōu)化算法難以獲得滿意的結(jié)果。目前對該課題的研究主要集中在數(shù)值算法上，卻沒有針對漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的研究。除此以外，，該課題現(xiàn)有的研究計算復雜、計算成本高以及穩(wěn)定性較差�；诖耍疚囊詽u進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法為基礎，研究L型區(qū)域的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化。 傳統(tǒng)的漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法通過不斷刪除低效或無效單元使結(jié)構(gòu)不斷趨于最優(yōu)，應力逐漸均勻。并且在大多數(shù)的算例中取得了比較滿意的拓撲結(jié)果。然而對于具有凹角的L型區(qū)域結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法無法獲得較為滿意的結(jié)構(gòu)拓撲，集中表現(xiàn)在最終的拓撲結(jié)果中凹角形式?jīng)]有被改變導致在該區(qū)域形成局部應力集中，影響結(jié)構(gòu)性能。本文從自然界水塘積水形成與排水方式的現(xiàn)象中受啟發(fā)，提出一種基于“水塘排水模擬”材料刪除方法，通過該刪除方法使阻礙應力轉(zhuǎn)移均攤的材料逐漸被刪除，從而不斷的提高結(jié)構(gòu)性能，消除結(jié)構(gòu)中的應力集中。通過L型區(qū)域算例證明該方法有效。 對于任一種優(yōu)化算法，服務于工程實際才是該算法最終目的�；诖�，本文將該方法運用于實際生活中常見的開口扳手的優(yōu)化。可以看到，本文算法獲得扳手的結(jié)構(gòu)拓撲與現(xiàn)實中扳手的結(jié)構(gòu)相一致，同時在形狀變化劇烈區(qū)域獲得了比較好的過渡形狀，緩解了應力集中。該算例表明，本文算法不僅局限于理論研究，同時具有一定的實際意義。
【關鍵詞】：漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化 等效應力 L型區(qū)域 應力集中 有效性
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 離散體拓撲優(yōu)化8-9
• 1.3 連續(xù)體拓撲優(yōu)化9-11
• 1.3.1 均勻化方法（Homogenization method）9-10
• 1.3.2 固體各向同性材料懲罰法（SIMP）10-11
• 1.3.3 漸進結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化（ESO）11
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及課題來源11-12
• 1.4.1 論文研究主要內(nèi)容11-12
• 1.4.2 課題的來源12
• 1.5 論文的研究意義12-14
• 2 L 型區(qū)域拓撲優(yōu)化研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 L 型區(qū)域拓撲優(yōu)化現(xiàn)有研究14-19
• 2.2.1 基于 SIMP 算法的研究14-18
• 2.2.2 基于整數(shù)線性規(guī)劃法的研究18-19
• 2.3 L 型區(qū)域現(xiàn)有研究成果及缺陷19-21
• 2.4 課題研究發(fā)展趨勢探討21-22
• 3 ESO 算法拓撲形成過程及 L 型區(qū)域失效分析22-34
• 3.1 漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法22-24
• 3.1.1 Von Mises 應力準則22-23
• 3.1.2 性能指標（PI）23-24
• 3.1.3 漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法實施流程24
• 3.2 基于漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的結(jié)構(gòu)拓撲形成24-26
• 3.2.1 懸臂梁24-26
• 3.2.2 算例小結(jié)26
• 3.3 L 型區(qū)域拓撲優(yōu)化失效分析26-30
• 3.3.1 單元應力過濾操作26-27
• 3.3.2 L 型區(qū)域算例27-28
• 3.3.3 拓撲形成28-30
• 3.4 L 型算例失效原因分析30-33
• 3.4.1 引言30-31
• 3.4.2 基于刪除準則失效分析31-32
• 3.4.3 基于性能指標 PI 失效分析32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 4 基于“水塘排水模擬”的漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化法34-51
• 4.1 “水塘排水模擬”34-37
• 4.1.1 “水塘排水模擬”設想的提出34-35
• 4.1.2 “水塘排水模擬”有效性驗證35-37
• 4.1.3 “水塘排水模擬”提出的意義37
• 4.2 應力梯度37-40
• 4.2.1 應力梯度的提出37-38
• 4.2.2 應力梯度的計算38-40
• 4.2.3 應力梯度的意義40
• 4.3 基于“水塘排水模擬”的漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法流程40-44
• 4.3.1 收斂判斷40-41
• 4.3.2 性能指標41
• 4.3.3 誤刪現(xiàn)象的控制41-43
• 4.3.4 單元刪除操作43
• 4.3.5 算法流程43-44
• 4.4 L 型區(qū)域優(yōu)化算例44-50
• 4.4.1 載荷作用在頂部45-47
• 4.4.2 載荷作用在中部47-50
• 4.4.3 算例小結(jié)50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 基于“水塘排水模擬”的漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的工程應用51-55
• 5.1 開口扳手51
• 5.2 算例分析51-54
• 5.2.1 初始條件設定51-53
• 5.2.2 開口扳手結(jié)構(gòu)優(yōu)化53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論與展望55-56
• 6.1 結(jié)論55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-62
• 附錄62
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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8 段寶巖,葉尚輝;考慮性態(tài)約束時多工況桁架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計[J];力學學報;1992年01期

9 陳建軍,曹一波,段寶巖;基于可靠性的桁架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計[J];力學學報;1998年03期

10 周克民,胡云昌;利用變厚度單元進行平面連續(xù)體的拓撲優(yōu)化[J];天津城市建設學院學報;2001年01期

  本文關鍵詞：基于ESO算法的L型區(qū)域結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化及應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：313132