發(fā)布時間：2017-06-07 12:12

  本文關(guān)鍵詞：基于水平集方法的結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計及其數(shù)字化制造，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計及其數(shù)字化制造在航空、航天等高科技領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。文章在現(xiàn)有拓撲優(yōu)化設(shè)計研究的基礎(chǔ)上，提出應(yīng)用水平集方法探索結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計問題，分別建立了應(yīng)力約束結(jié)構(gòu)的最小柔度拓撲優(yōu)化模型和以應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)的均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化模型。然后，將增廣雙拉格朗日乘子法與物質(zhì)導(dǎo)數(shù)相結(jié)合推導(dǎo)優(yōu)化模型的敏度公式，并利用MATLAB開發(fā)了相應(yīng)的優(yōu)化程序。最后，在完成結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，，提出采用Delaunay三角剖分對邊界數(shù)據(jù)進行快速排序，并進一步研究了其優(yōu)化結(jié)果的數(shù)字化制造，主要工作及創(chuàng)新點如下： （1）提出采用水平集方法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計，在傳統(tǒng)的最小柔度優(yōu)化模型中加上應(yīng)力約束條件，得到應(yīng)力約束結(jié)構(gòu)的最小柔度優(yōu)化模型，保證了優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的強度要求。在此基礎(chǔ)上，提出了以應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)的均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化模型，使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中問題得以緩解。 （2）探討使用增廣拉格朗日乘子法和松弛變量法來解決不等式約束問題的可行性，將增廣拉格朗日泛函與物質(zhì)導(dǎo)數(shù)相結(jié)合，推導(dǎo)出了增廣拉格朗日泛函的敏度公式，并將所得敏度作為水平集函數(shù)的進化速度對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。 （3）在三角形面片法的基礎(chǔ)上，提出基于Delaunay三角剖分的快速排序法，并利用該方法對提取的邊界數(shù)據(jù)進行排序，大大提高數(shù)字化設(shè)計與制造的效率。 （4）根據(jù)所提出的數(shù)字化制造方法，對排序后的邊界數(shù)據(jù)進行自動化編程，生成加工代碼，利用NC-Viewer軟件模擬驗證加工過程，最后實現(xiàn)對優(yōu)化結(jié)果的數(shù)字化加工，完成數(shù)字化優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的數(shù)字化制造，做到了數(shù)字化優(yōu)化設(shè)計與數(shù)字化制造的無縫連接。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化 水平集方法 Delaunay三角剖分 三角形面片法 增廣拉格朗日乘子法 數(shù)字化制造
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH122;TH164
【目錄】：

• 目錄6-8
• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 主要符號表11-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 選題背景與來源13-14
• 1.2 研究目的及意義14-15
• 1.3 相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法的發(fā)展15-16
• 1.3.2 基于水平集方法的拓撲優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.4 數(shù)字化制造技術(shù)19-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排20-24
• 1.4.1 所要解決的主要問題20-21
• 1.4.2 本文的研究技術(shù)路線21-22
• 1.4.3 章節(jié)安排22-24
• 第2章 基于水平集方法的拓撲優(yōu)化設(shè)計24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 結(jié)構(gòu)應(yīng)力拓撲優(yōu)化設(shè)計的難點24-26
• 2.2.1 難點 1：灰色區(qū)域及其容許應(yīng)力的確定24-25
• 2.2.2 難點 2：應(yīng)力計算精度25
• 2.2.3 難點 3：奇異最優(yōu)解問題25
• 2.2.4 水平集方法在克服上述難點時的優(yōu)勢25-26
• 2.3 水平集函數(shù)26-28
• 2.4 初始水平集函數(shù)及其重新初始化28-29
• 2.5 數(shù)值離散及 CFL 條件29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 應(yīng)力約束結(jié)構(gòu)的最小柔度拓撲優(yōu)化設(shè)計31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 應(yīng)力約束結(jié)構(gòu)的最小柔度優(yōu)化模型31-33
• 3.3 增廣拉格朗日乘子法的算法實現(xiàn)33-34
• 3.4 應(yīng)力約束結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的敏度分析34-41
• 3.4.1 物質(zhì)導(dǎo)數(shù)公式推導(dǎo)34-36
• 3.4.2 基于物質(zhì)導(dǎo)數(shù)的優(yōu)化模型敏度分析36-39
• 3.4.3 非自伴隨問題的求解39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化設(shè)計42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型42-44
• 4.3 均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的敏度分析44-46
• 4.4 均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)非自伴隨問題的求解46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的數(shù)字化制造48-57
• 5.1 引言48
• 5.2 設(shè)計軟件平臺48-49
• 5.3 基于三角形面片法的邊界提取49-50
• 5.4 基于 Delaunay 三角剖分的排序50-54
• 5.4.1 Delaunay 三角剖分50-52
• 5.4.2 Delaunay 三角剖分對邊界數(shù)據(jù)的排序52-54
• 5.5 數(shù)字化加工編程及制造流程54-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 第6章 拓撲優(yōu)化設(shè)計及其數(shù)字化制造算例57-75
• 6.1 引言57
• 6.2 數(shù)值算例的幾何模型57-59
• 6.3 應(yīng)力約束結(jié)構(gòu)的最小柔度拓撲優(yōu)化數(shù)值算例59-63
• 6.4 均勻應(yīng)力結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的數(shù)值算例63-65
• 6.5 拓撲優(yōu)化數(shù)值算例的數(shù)字化制造65-73
• 6.6 本章小結(jié)73-75
• 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻77-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作83-85
• 致謝85-87
• 附錄A 應(yīng)力拓撲優(yōu)化程序87-92
• 附錄B 數(shù)字化制造程序92-95

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁森;梁磊;儀垂杰;Wang Yu Michael;;基于形狀導(dǎo)數(shù)和水平基函數(shù)的復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化[J];復(fù)合材料學(xué)報;2008年03期

2 劉鋒濤;凡友華;;基于MATLAB實現(xiàn)二維delaunay三角剖分[J];工程地質(zhì)計算機應(yīng)用;2008年03期

3 郭中澤;張衛(wèi)紅;陳裕澤;;結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計綜述[J];機械設(shè)計;2007年08期

4 常園園;梁森;米鵬;李p

本文編號：429039