本文選題：剛度擴散法　切入點：協(xié)同優(yōu)化　出處：《華南理工大學》2013年碩士論文

【摘要】：剛度擴散法是適用于多組件系統(tǒng)優(yōu)化設計的一種新方法。該方法最初是針對桁架結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化而提出的，其新穎之處是在桁架優(yōu)化問題中引入了背景網(wǎng)格，從而使桁架桿件可以在設計域內(nèi)自由移動，因此優(yōu)化問題設計空間不會像在采用傳統(tǒng)的基結(jié)構(gòu)方法時那樣被限制。剛度擴散法通過特定的插值方法，將離散組件的剛度矩陣進行轉(zhuǎn)換，從而使組件節(jié)點與背景網(wǎng)格節(jié)點不重合時有限元分析仍然可以進行，而且在轉(zhuǎn)換后結(jié)構(gòu)響應量相對設計變量的敏度可以用解析的方法求出。 本文首先對剛度擴散法中響應量的插值方法進行了研究，對其中關(guān)鍵參數(shù)緊支半徑的影響進行了考查，并給出了其建議的取值范圍。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于修正Shepard插值模型的新插值方法，并將這種新的插值方法應用到了桁架結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化以及桁架桿件與連續(xù)體結(jié)構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化中，同時對剛度擴散對桿件剛度的影響進行了研究，數(shù)值算例的結(jié)果說明新的插值方法是一種高效而穩(wěn)定的方法。 其次，本文研究了導熱系統(tǒng)的優(yōu)化問題，提出了熱管的簡化模型，并構(gòu)造了由熱管和連續(xù)體所構(gòu)成的散熱系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化模型。在該導熱協(xié)同化模型中包括表示散熱系統(tǒng)中熱管的位置以及表示連續(xù)體的拓撲的兩類設計變量，實現(xiàn)了導熱系統(tǒng)中熱管位置及連續(xù)體拓撲的同時優(yōu)化。本文還對協(xié)同優(yōu)化問題中不同種類設計變量間的相互影響進行了研究，提出了適用的優(yōu)化策略。 最后，對全文工作進行了總結(jié)，并對未來的研究工作提出了建議。
[Abstract]:Stiffness diffusion method is a new method for optimal design of multi-component systems.This method was originally proposed to optimize the layout of truss structures. The novelty of the method is that the background mesh is introduced into the truss optimization problem, so that the truss members can move freely in the design domain.Therefore, the design space of the optimization problem is not limited as the traditional basic structure method.The stiffness diffusion method transforms the stiffness matrix of discrete components through a special interpolation method, so that the finite element analysis can still be carried out when the node of the component does not coincide with the background grid node.Moreover, the sensitivity of the structure response to the design variable can be calculated by analytical method.In this paper, the interpolation method of the response quantity in the stiffness diffusion method is studied, and the influence of the key parameter on the radius of the compact support is investigated, and the range of the suggested values is given.On this basis, a new interpolation method based on modified Shepard interpolation model is proposed and applied to the layout optimization of truss structure and the cooperative optimization of truss member and continuum structure.At the same time, the effect of stiffness diffusion on the stiffness of members is studied. The numerical results show that the new interpolation method is an efficient and stable method.Secondly, the optimization problem of heat conduction system is studied, and the simplified model of heat pipe is proposed, and the cooperative optimization model of heat dissipation system composed of heat pipe and continuum is constructed.In the model, two kinds of design variables are included to represent the position of heat pipe and the topology of continuum in the heat transfer system. The optimization of the position of heat pipe and the topology of continuum in the heat conduction system is realized.In this paper, the interaction between different design variables in cooperative optimization problem is studied, and the suitable optimization strategy is proposed.Finally, the paper summarizes the work and puts forward some suggestions for future research.
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU311.4

【參考文獻】

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本文編號：1721522