由于薄壁梁結(jié)構(gòu)具有高的剛度質(zhì)量比,所以它被廣泛地應(yīng)用到各種工程中。在薄壁梁的概念設(shè)計(jì)階段,其截面形狀的設(shè)計(jì)是一個(gè)尤為重要的問題。通過傳統(tǒng)的截面設(shè)計(jì)方法不能得到具有薄壁特征的截面,而且設(shè)計(jì)結(jié)果往往無法滿足沖壓工藝。為了解決上述問題,論文提出了一種采用移動(dòng)可變形組件方法的截面拓?fù)鋬?yōu)化方法。論文以截面面積作為拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)函數(shù),以截面的彎曲慣性矩、扭轉(zhuǎn)慣性矩為約束函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型。針對(duì)歐拉-伯努利梁,給出了任意形狀截面的彎曲慣性矩和扭轉(zhuǎn)慣性矩的解析公式。其中,根據(jù)“歐拉-伯努利梁理論”得到截面的彎曲慣性矩公式;采用半逆解法求解其截面的應(yīng)力函數(shù),參考彈性力學(xué)中對(duì)于圓截面桿的解答得到截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩公式。在此之上,論文推導(dǎo)了任意形狀截面的彎曲慣性矩和實(shí)心截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩的數(shù)值求解公式。其中,與扭轉(zhuǎn)慣性矩的數(shù)值求解公式有關(guān)的截面應(yīng)力函數(shù)是通過其微分方程和邊界條件建立的有限元格式進(jìn)行求解的。文章推導(dǎo)并給出了雙線性單元和任意形狀四邊形單元的單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧Y(jié)點(diǎn)列陣。論文還介紹了移動(dòng)可變形組件拓?fù)鋬?yōu)化方法,并分別求出了在該方法的體系下,截面的面積、彎曲慣性矩和扭轉(zhuǎn)慣性矩的數(shù)值公式和靈敏度分析公式。論文... 

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
第2章 梁截面的力學(xué)特性
    2.1 截面彎扭慣性矩的解析求解
        2.1.1 彎曲慣性矩的解析求解
        2.1.2 扭轉(zhuǎn)慣性矩的解析求解
    2.2 截面彎扭慣性矩的數(shù)值求解
        2.2.1 截面彎扭慣性矩的有限元格式推導(dǎo)
        2.2.2 雙線性矩形單元的扭轉(zhuǎn)慣性矩的有限元求解
        2.2.3 任意四邊形單元的扭轉(zhuǎn)慣性矩的有限元求解
    2.3 截面彎扭慣性矩的求解程序設(shè)計(jì)
        2.3.1 單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧Y(jié)點(diǎn)列陣
        2.3.2 矩形區(qū)域的扭轉(zhuǎn)慣性矩
        2.3.3 矩形區(qū)域的彎曲慣性矩
    2.4 本章小結(jié)
第3章 考慮沖壓工藝的薄壁截面拓?fù)鋬?yōu)設(shè)計(jì)
    3.1 移動(dòng)可變形組件拓?fù)鋬?yōu)化方法
        3.1.1 水平集函數(shù)和Heaviside函數(shù)
        3.1.2 移動(dòng)可變形組件拓?fù)鋬?yōu)化方法的原理
    3.2 在移動(dòng)可變形組件體系下的截面力學(xué)特性表達(dá)
    3.3 截面拓?fù)鋬?yōu)化
        3.3.1 優(yōu)化列式
        3.3.2 靈敏度分析
        3.3.3 移動(dòng)漸近線優(yōu)化算法
    3.4 截面拓?fù)鋬?yōu)化的程序設(shè)計(jì)
        3.4.1 主函數(shù)
        3.4.2 有限元分析的初始數(shù)據(jù)
        3.4.3 組件幾何信息的初始化
        3.4.4 優(yōu)化算法初始化
        3.4.5 設(shè)置邊界條件
        3.4.6 準(zhǔn)備有限元分析
        3.4.7 優(yōu)化的主循環(huán)
        3.4.8 四個(gè)函數(shù)的說明
    3.5 本章小結(jié)
第4章 數(shù)值算例
    4.1 矩形截面力學(xué)特性
    4.2 薄壁截面拓?fù)鋬?yōu)化
        4.2.1 驗(yàn)證算例
        4.2.2 純扭轉(zhuǎn)工況
        4.2.3 純彎曲工況
        4.2.4 組合工況
    4.3 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄
作者簡介及科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]面向力學(xué)性能的鋼鋁車身結(jié)構(gòu)選材準(zhǔn)則研究與應(yīng)用[D]. 盧亞運(yùn).吉林大學(xué) 2019
[4]概念設(shè)計(jì)階段的轎車車身結(jié)構(gòu)簡化建模及碰撞分析[D]. 桂春陽.吉林大學(xué) 2019
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[6]純電動(dòng)汽車碰撞電安全分析與設(shè)計(jì)[D]. 曾澤江.南昌大學(xué) 2019
[7]基于小偏置碰撞的微型面包車駕駛員損傷分析[D]. 賈宏椿.重慶理工大學(xué) 2019
[8]含碰撞性能的純電動(dòng)車車身骨架多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 肖琪.湖北汽車工業(yè)學(xué)院 2018
[9]城市電動(dòng)客車側(cè)面碰撞安全性研究[D]. 李凌伊.長安大學(xué) 2018
[10]基于改進(jìn)水平集方法的三維多材料結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 趙春華.哈爾濱工程大學(xué) 2018



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