結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期長、成本高、材料得不到有效利用和難以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新等問題。優(yōu)化的拓?fù)錁?gòu)型不僅能夠滿足不同的設(shè)計(jì)需求、縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期,而且能夠有效地提高結(jié)構(gòu)的性能、降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。因此,結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要途徑,目前被廣泛應(yīng)用于航空、機(jī)械、生物和材料等領(lǐng)域。然而,基于有限單元網(wǎng)格的拓?fù)鋬?yōu)化方法得到的優(yōu)化構(gòu)型往往存在著鋸齒狀邊界、棋盤格式和灰度單元等問題,優(yōu)化的結(jié)果無法直接加工制造。參數(shù)化水平集法有效解決了這些問題,拓?fù)涞慕Y(jié)果具有清晰的邊界和完整的幾何信息,便于加工制造,同時克服了傳統(tǒng)水平集方法中的數(shù)值求解困難。本文以工程應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求為背景,利用參數(shù)化水平集法,重點(diǎn)研究了單相與多相材料穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、承受高溫高壓聯(lián)合作用的熱彈性結(jié)構(gòu)的單相與多相材料的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、以及針對不同設(shè)計(jì)區(qū)域的橋梁結(jié)構(gòu)找型拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要的研究工作如下:（1）針對利用傳統(tǒng)水平集方法進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算效率低的問題,提出一種基于參數(shù)化水平集法的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法。以緊支徑向基函數(shù)（Compactly Supported... 

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的方法及現(xiàn)狀
        1.2.1 均勻化法
        1.2.2 變密度法
        1.2.3 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法
        1.2.4 獨(dú)立連續(xù)映射法
        1.2.5 智能優(yōu)化算法
        1.2.6 水平集法
    1.3 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的發(fā)展及現(xiàn)狀
        1.3.1 熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化
        1.3.2 熱彈性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化
        1.3.3 多相材料拓?fù)鋬?yōu)化
        1.3.4 在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
    1.4 本課題的研究意義
    1.5 主要研究內(nèi)容和分章工作
第二章 參數(shù)化水平集法
    2.1 水平集法
        2.1.1 結(jié)構(gòu)邊界的水平集描述
        2.1.2 結(jié)構(gòu)的運(yùn)動邊界
        2.1.3 水平集方程的求解
    2.2 參數(shù)化水平集法
        2.2.1 徑向基函數(shù)
        2.2.2 緊支徑向基函數(shù)
        2.2.3 水平集函數(shù)的參數(shù)化
    2.3 基于參數(shù)化水平集法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型
    2.4 靈敏度分析
    2.5 優(yōu)化算法
        2.5.1 優(yōu)化準(zhǔn)則法
        2.5.2 移動漸近線法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題
    3.1 熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)散熱問題
    3.2 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)有限元分析
    3.3 基于參數(shù)化水平集法的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型
    3.4 靈敏度分析
    3.5 計(jì)算流程
    3.6 數(shù)值算例
        3.6.1 非設(shè)計(jì)相關(guān)荷載
        3.6.2 設(shè)計(jì)相關(guān)荷載
    3.7 本章小結(jié)
第四章 多相材料穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題
    4.1 MMLS模型
        4.1.1 多相材料的參數(shù)化水平集函數(shù)
        4.1.2 MMLS模型
    4.2 多相材料穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化
        4.2.1 熱傳導(dǎo)問題
        4.2.2 基于參數(shù)化水平集法的多相材料穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型
    4.3 靈敏度分析
    4.4 數(shù)值算例
        4.4.1 非設(shè)計(jì)相關(guān)荷載
        4.4.2 設(shè)計(jì)相關(guān)荷載
    4.5 本章小結(jié)
第五章 熱彈性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題
    5.1 熱彈性結(jié)構(gòu)柔順度定義及其物理意義
        5.1.1 熱彈性結(jié)構(gòu)柔順度定義
        5.1.2 熱彈性結(jié)構(gòu)柔順度的物理意義
    5.2 熱彈性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化
        5.2.1 熱彈性結(jié)構(gòu)
        5.2.2 基于參數(shù)化水平集法的熱彈性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型
        5.2.3 靈敏度分析
        5.2.4 計(jì)算流程
    5.3 數(shù)值算例
    5.4 本章小結(jié)
第六章 多相材料熱彈性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題
    6.1 多相材料熱彈性結(jié)構(gòu)插值模型及等效節(jié)點(diǎn)力
    6.2 基于參數(shù)化水平集法的多相材料熱彈性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型
    6.3 靈敏度分析
    6.4 數(shù)值算例
    6.5 本章小結(jié)
第七章 參數(shù)化水平集法在橋梁設(shè)計(jì)找型中的應(yīng)用
    7.1 R函數(shù)基本理論
    7.2 基于參數(shù)化水平集函數(shù)的建模
        7.2.1 自由設(shè)計(jì)區(qū)域的建模
        7.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化模型
        7.2.3 靈敏度分析
    7.3 數(shù)值算例
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 進(jìn)一步研究內(nèi)容
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于單元材料屬性更改的結(jié)構(gòu)漸進(jìn)拓?fù)鋬?yōu)化方法[J]. 郭中澤,陳裕澤,張衛(wèi)紅,梅軍.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2006(08)
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[8]穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)下的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化[J]. 龍凱,左正興.  中國機(jī)械工程. 2007(24)
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博士論文
[1]多場耦合及多相材料的柔順機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 李冬梅.華南理工大學(xué) 2011
[2]Level Set算法研究及其在拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D]. 王振海.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3694352