采用导重法对惯性载荷下、以转动惯量为约束的拓扑优化问题进行求解。导重法经过改进,可以得到固定载荷下以整体柔顺度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化迭代公式。考虑到迭代计算时惯性载荷本身随各向同性固体微结构惩罚模型(Solid i...采用导重法对惯性载荷下、以转动惯量为约束的拓扑优化问题进行求解。导重法经过改进,可以得到固定载荷下以整体柔顺度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化迭代公式。考虑到迭代计算时惯性载荷本身随各向同性固体微结构惩罚模型(Solid isotropic micro-structures with penalization,SIMP)中的伪密度的变化,进一步推导重力作用下的单工况拓扑优化迭代公式和重力-离心力同时作用下的多工况拓扑优化迭代公式,并通过相应算例证明其可行性和有效性。将得到的迭代算法应用于飞行模拟器大臂的优化设计中,并将由此得到的拓扑形貌与商业化优化软件Optistruct中得到的结果进行比较。对比显示:该算法比传统的序列线性规划法(Sequential linear programming,SLP)或移动渐近线法(Method of moving asymptotes,MMA)的优化效果更佳,且二者的迭代效率差别不大。导重法为惯性载荷作用下以总体柔度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化问题提供新的有效的解决思路。展开更多
基于导重法构建了惯性载荷作用下的多材料结构拓扑优化数学模型,在体积约束下使得其结构柔度最小.将多材料拓扑优化问题分解为一系列单材料拓扑优化问题,采用材料属性有理近似模型(Rational Approximation of Material Properties,RAMP...基于导重法构建了惯性载荷作用下的多材料结构拓扑优化数学模型,在体积约束下使得其结构柔度最小.将多材料拓扑优化问题分解为一系列单材料拓扑优化问题,采用材料属性有理近似模型(Rational Approximation of Material Properties,RAMP)来表达密度与弹性模量间假定的非线性函数关系,利用导重法建立惯性载荷下设计变量的迭代表达式并通过数值算例验证导重法在考虑惯性载荷作用下多材料结构拓扑优化的有效性.算例结果表明:RAMP插值方法相比其他常用插值模型得到的拓扑构型更清晰,灰度单元更少,在算例1的对比中结构柔度最高降低了35.2%.受惯性载荷影响越大的设计区域其分布的材料弹性模量越大,且高模量密度比能够显著提升结构刚度.展开更多
现代复杂装备结构通常不仅处于热力耦合的复杂环境,而且承受着不可忽视的惯性力作用。针对这一类问题,提出了一种考虑拓扑相关惯性载荷的热力耦合拓扑优化高效求解方法。首先,构建了考虑热载荷、机械载荷以及惯性载荷的热力耦合拓扑优...现代复杂装备结构通常不仅处于热力耦合的复杂环境,而且承受着不可忽视的惯性力作用。针对这一类问题,提出了一种考虑拓扑相关惯性载荷的热力耦合拓扑优化高效求解方法。首先,构建了考虑热载荷、机械载荷以及惯性载荷的热力耦合拓扑优化模型,在体积约束条件下优化结构的柔顺度;其次,给出了惯性载荷的计算方法,针对低密度区域材料分布不收敛的问题提出了一种改进的材料插值惩罚模型,并基于此推导了结构柔顺度关于拓扑设计变量的敏度;最后,采用了基于梯度的移动渐近线法(Method of moving asymptotes, MMA)更新拓扑设计变量。此外,开发了基于MATLAB和ABAQUS的热力耦合拓扑优化平台,可适用于复杂工程中不规则结构设计域的拓扑优化问题。数值算例结果表明,所提出方法可有效避免低密度区域结构分布模糊的现象,具有良好的收敛性。展开更多
文摘采用导重法对惯性载荷下、以转动惯量为约束的拓扑优化问题进行求解。导重法经过改进,可以得到固定载荷下以整体柔顺度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化迭代公式。考虑到迭代计算时惯性载荷本身随各向同性固体微结构惩罚模型(Solid isotropic micro-structures with penalization,SIMP)中的伪密度的变化,进一步推导重力作用下的单工况拓扑优化迭代公式和重力-离心力同时作用下的多工况拓扑优化迭代公式,并通过相应算例证明其可行性和有效性。将得到的迭代算法应用于飞行模拟器大臂的优化设计中,并将由此得到的拓扑形貌与商业化优化软件Optistruct中得到的结果进行比较。对比显示:该算法比传统的序列线性规划法(Sequential linear programming,SLP)或移动渐近线法(Method of moving asymptotes,MMA)的优化效果更佳,且二者的迭代效率差别不大。导重法为惯性载荷作用下以总体柔度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化问题提供新的有效的解决思路。
文摘基于导重法构建了惯性载荷作用下的多材料结构拓扑优化数学模型,在体积约束下使得其结构柔度最小.将多材料拓扑优化问题分解为一系列单材料拓扑优化问题,采用材料属性有理近似模型(Rational Approximation of Material Properties,RAMP)来表达密度与弹性模量间假定的非线性函数关系,利用导重法建立惯性载荷下设计变量的迭代表达式并通过数值算例验证导重法在考虑惯性载荷作用下多材料结构拓扑优化的有效性.算例结果表明:RAMP插值方法相比其他常用插值模型得到的拓扑构型更清晰,灰度单元更少,在算例1的对比中结构柔度最高降低了35.2%.受惯性载荷影响越大的设计区域其分布的材料弹性模量越大,且高模量密度比能够显著提升结构刚度.
文摘现代复杂装备结构通常不仅处于热力耦合的复杂环境,而且承受着不可忽视的惯性力作用。针对这一类问题,提出了一种考虑拓扑相关惯性载荷的热力耦合拓扑优化高效求解方法。首先,构建了考虑热载荷、机械载荷以及惯性载荷的热力耦合拓扑优化模型,在体积约束条件下优化结构的柔顺度;其次,给出了惯性载荷的计算方法,针对低密度区域材料分布不收敛的问题提出了一种改进的材料插值惩罚模型,并基于此推导了结构柔顺度关于拓扑设计变量的敏度;最后,采用了基于梯度的移动渐近线法(Method of moving asymptotes, MMA)更新拓扑设计变量。此外,开发了基于MATLAB和ABAQUS的热力耦合拓扑优化平台,可适用于复杂工程中不规则结构设计域的拓扑优化问题。数值算例结果表明,所提出方法可有效避免低密度区域结构分布模糊的现象,具有良好的收敛性。
