结构渐进拓扑优化的斗轮轮体结构优化

以大型有限元通用软件ANSYS作为平台,将一种基于应变能密度的结构拓扑优化方法用于散装物料堆取设备一斗轮机的斗轮轮体结构的拓扑优化,并在其中采用灵敏度再分配算法抑制棋盘格的产生.结果表明,该方法可用于工程实际,运用单元属性改变(EPCM)技术进行基于渐进结构优化(ESO)的结构拓扑优化有很大的灵活性和实用性.     

斗轮轮体双向结构渐进优化

采用双向结构渐进优化方法(BESO)研究斗轮轮体结构优化问题,获得了较清晰的结果。斗轮轮体为典型的循环对称结构,其几何特征导致其无法划分为均匀一致的网格,造成单元灵敏度与单元体积直接相关,优化结果具有体积依赖性,无法获得正确的结果。针对这一情况,并以单元灵敏度密度为依据进行双向结构渐进优化,在其中采用灵敏度密度过滤方法抑制棋盘格的产生,使用EPCM方法实现单元增删。结果表明,该方法在工程实际上有很大的灵活性和实用性。     

基于ESO的约束阻尼板拓扑优化设计研究

基于渐进结构拓扑优化方法（Evolution Structural Optimization，ESO），以阻尼材料用量为约束条件、模态损耗因子最大化为目标函数，研究了约束阻尼板结构的拓扑优化设计问题，推导了灵敏度分析公式，给出了阻尼结构拓扑优化设计方法，得到了在一定阻尼材料用量下约束阻尼板结构的模态损耗因子最大的拓扑构形。该方法对于阻尼结构的优化设计有一定的意义，具有较强的工程实用性。     

具有位移和频率约束的连续体结构拓扑优化的一种混合方法

研究位移和频率约束下连续体结构的拓扑优化问题,充分利用优化准则法的特点,并有效结合ICM(independent, continuous, mapping)方法建模、独立灵敏度分析、滤波、灵敏度再分配、基于均值的两端分化策略和数学形态学的处理等多个步骤进行求解.数值算例的结果表明文中方法计算效率高,优化结果较稳定、合理.     

利用窗函数解决连续体结构拓扑优化中的棋盘格式问题

介绍了连续体结构拓扑优化中的棋盘格式问题,以及目前解决这一问题常用的几种方法。在此基础上提出了采用高斯窗函数解决棋盘格式问题的新方法,并从理论上证明了这一方法的可行性。数值计算结果较理想。     

拓扑结构中边缘棋盘格式的光滑处理方法

拓扑优化是现代结构优化中不可缺少的一个重要环节.但由于用有限元法进行拓扑优化所得的梁结构往往具有棋盘格式,使其具有边缘不均匀、不光滑且非线性等缺点.针对这一问题,在这里提出了一种拓扑结构优化及梁结构棋盘格式边缘光滑处理的方法:首先利用ANSYS对平面板模型进行拓扑结构优化,得到具有棋盘格式梁结构的拓扑优化结果;然后利用...     

连续体结构拓扑优化改进的敏度修正方法研究

为了消除拓扑优化中的棋盘格现象,在对常用敏度过滤方法的研究基础上,提出了一种新型敏度修正方法来解决数值不稳定性的问题。该方法通过设置中心单元过滤权重对拓扑优化结果进行控制。利用经典的柔度最小化数值算例研究了新型敏度修正方法对拓扑优化结果的影响,数值分析结果表明,该方法能达到消除棋盘格、网格依赖性现象以及避免边界过度磨平的目的。     

基于应力的双向渐进结构拓扑优化设计

双向渐进结构优化法（BESO）是近年来兴起的一种解决各类结构优化问题的数值方法,其原理是通过同时删除和增补单元,使剩下的结构逐渐趋于优化。提出了基于应力约束的渐进结构优化方法,与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便,并通过算例证明该方法的有效性和可行性。     

平面连续体结构拓扑优化及结果重构

探讨了基于应力及其灵敏度数的平面连续体结构拓扑优化,在此基础上针对优化过程中由于棋盘格问题和模型离散后优化结果边缘呈现锯齿状,导致加工和制造困难问题,提出了利用成熟的逆向工程方法来重构优化结果的方案,在不增加计算负担的前提下,很好地解决了由于有限元方法离散和数值计算不稳定所带来的制造加工困难问题.     

渐进优化法的一种高阶棋盘格式抑制方法

棋盘格现象是固定有限元网格的连续体结构在拓扑优化中一种常见的现象,特别是用一阶有限单元建模时。已有的研究表明,棋盘格现象是有限元分析误差所致。在渐进结构优化设计的各种优化判据下都存在这一现象。棋盘格的存在使优化结果的解释变得困难,后处理时提取适合于加工的几何模型变得非常困难。为了避免棋盘格现象,在文献[13]的灵敏度再分配的过滤技术基础上,提出了一种灵敏度高阶再分配的过滤技术。这种高阶过滤技术不需要对有限元网格进行重新划分,也不需要增加结构重分析的计算量。给出较多的算例,证明了该方法的实用性。     

基于ESO方法的梁形状拓扑优化

基于渐进结构均匀化拓扑优化的方法,以体积为目标函数,建立了梁结构的不同布局的拓扑优化模型.利用ESO方法的思想理论推导出梁结构拓扑优化的数学模型,并借助于ANSYS软件平台,利用APDL语言实现了优化算法.数值算例验证了该方法的可行性和有效性,它可减少设计变量的数目,提高求解效率.     

基于水平集方法和von Mises应力的结构拓扑优化

结合水平集方法和形状灵敏度分析，用梯度法实现柔性目标函数的结构拓扑优化设计。该方法通过基于隐含表示边界的水平集方程推动几何边界，引入von Mises应力准则作为产生拓扑结构的策略。给出了多孔结构初始化和没有初始化情况的算例，根据von Mises应力的大小开孔，产生新的拓扑结构。算例结果表明，根据von Mises应力的大小产生新拓扑的方法消除了拓扑优化结果对网格和初始拓扑结构猜测的依赖性，同时也弥补了水平集方法不能开孔的缺点。     

双向渐进结构拓扑优化设计研究

双向渐进结构优化法（BESO）是近年来兴起的一种懈决各类结构优化问题的数值方法。其原理是通过同时删除和增补单元,使剩下的结构逐渐趋于优化。文章提出了基于应力约束的渐进结构优化方法,与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便,并通过算例证明该方法的有效性和可行性。     

基于双向渐进结构优化法的柔性机构设计

基于双向渐进结构优化法提出一种面向柔性机构的拓扑优化设计策略.由于采用0/1离散拓扑设计变量和启发式变量更新机制,双向渐进结构优化法一般适用于结构刚度相关的凸优化设计问题.柔性机构以最大化驱动端的位移为设计目标,属于典型的非凸优化问题,难以直接应用该方法开展相应的设计.针对于此,通过定义一种由驱动位移和刚度特性(柔顺度...     

复变量法求解拓扑优化敏度分析研究

研究复变量法对拓扑优化问题敏度分析的有效性和可行性,在现有的经典理论为基础,通过使用无网格伽辽金法离散问题域而求得结构场位移为例,使用O.Sigmund的经典拓扑优化方法,利用复变量来求解出目标函数的导数,然后比较复变量法和直接法某些点敏度分析的误差以及最后拓扑图形的异同,结果显示复变量法和直接法的误差极小,最后通过实际例子结果的总结归纳,能够得出复变量法比较简便易行、精度高的结论.     

基于等效静态载荷法的高速轻载机器人的结构动态优化设计

机构在高速运动时将产生较大的惯性力,导致弹性部件的变形而影响定位精度。高速轻载机器人的载荷主要由惯性力引起,而传统结构优化方法无法处理各构件惯性力互相耦合的特点。基于等效静态载荷法(ESL),可将非线性柔性多体系统动力学分析与线性结构静态优化相结合,实现在动态载荷下对结构部件的优化来处理各构件惯性力相互耦合的特点。根据此方法运用两种不同优化形式在Hyper Works中进行拓扑优化设计:一种是对多个部件同时优化分析,另一种是对多个部件单个优化分析(单个优化之后,再进行组装分析)。结果表明,两种优化方法对机构的优化均有一定效果。但在同等约束条件的情况下,对多个部件同时优化要优于对多个部件单个优化,说明该方法对高速轻载机器臂的优化设计是有效的。     

基于选择逻辑的渐进结构优化方法研究

拓扑优化可以大大改善结构的性能或减轻结构的重量。按照渐进结构优化(Evolutionary Structural Optimization,ESO)思想,以应力为约束,提出了基于选择逻辑去除单元的ESO模型。基于ANSYS软件工作平台,阐述了优化软件实现的过程,用APDL命令编制了结构优化程序。用二维结构经典算例验证了方法的可行性,用三维结构优化算例验证了方法的通用性。