本文關(guān)鍵詞：基于多相材料的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)

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【摘要】：在多相材料的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題中,通常給定各相材料體積約束或材料總重量約束作為材料的控制用量.在結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的實(shí)際工程背景下,以結(jié)構(gòu)總重量最小化為目標(biāo)的優(yōu)化模型具有明確的工程意義.針對(duì)含多相材料的穩(wěn)態(tài)傳熱結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題,提出了以結(jié)構(gòu)總重量最小化為目標(biāo)和給定熱柔順度為約束的多工況連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化建模方法.遵循獨(dú)立連續(xù)映射建模方式,采用兩類獨(dú)立拓?fù)渥兞糠謩e表征單元熱傳導(dǎo)矩陣和單元重量狀態(tài).推導(dǎo)了熱柔順度和總重量對(duì)設(shè)計(jì)變量的敏度,基于一階和二階泰勒展開得到各自的近似表達(dá)式.通過求解偏微分方程,實(shí)現(xiàn)了約束函數(shù)一次項(xiàng)過濾,消除了棋盤格現(xiàn)象和網(wǎng)格依賴性問題,并保證了約束方程在過濾后嚴(yán)格成立.建立的近似優(yōu)化模型具有二次函數(shù)形式的目標(biāo)函數(shù)和一次函數(shù)形式的約束函數(shù).基于對(duì)偶序列二次規(guī)劃方法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解直至收斂.通過四個(gè)三維結(jié)構(gòu)數(shù)值算例分析對(duì)比了熱柔順度約束限值、不同材料混合及多工況、多約束條件對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響.數(shù)值算例結(jié)果表明,本文提出的優(yōu)化方法在基于多相材料的多工況穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)中具有可行性和有效性.
【作者單位】： 華北電力大學(xué)新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;大連理工大學(xué)工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11202078) 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金(2014ZD16)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：O551.3
【正文快照】： 2016 09 18收稿,2016 12 02錄用,2016 12 02網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表.2)龍凱,博士,副教授,主要研究方向:連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、材料拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).E-mail:longkai1978@163.com引用格式:龍凱,王選,韓丹.基于多相材料的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì).力學(xué)學(xué)報(bào),2017,49(2):359-366Long Kai,Wan

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