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传热结构的多目标拓扑优化设计研究

计算力学学报 2007年第5期24卷 620-627页

作者：左孔天赵雨东陈立平清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 华中科技大学国家CAD软件工程技术研究中心武汉430074

深入分析了传热结构多目标拓扑优化设计中的几个关键问题。提出了基于结构柔度最小化和结构散热弱度最小化的多目标拓扑优化设计方法,建立了传热结构的多目标拓扑优化设计模型,推导了传热结构多目标拓扑优化中用于迭代分析求解的优化准... 详细信息

深入分析了传热结构多目标拓扑优化设计中的几个关键问题。提出了基于结构柔度最小化和结构散热弱度最小化的多目标拓扑优化设计方法,建立了传热结构的多目标拓扑优化设计模型,推导了传热结构多目标拓扑优化中用于迭代分析求解的优化准则算法和敏度分析方程。通过数值计算验证了理论和算法的有效性。

关键词：最优结构设计多目标优化拓扑优化优化准则算法传热结构

基于SIMP优化理论的注塑机固定模板拓扑优化

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中国塑料 2008年第2期22卷 90-92页

作者：刘旭红欧笛声广西工学院机械工程系广西柳州545006

利用优化准则算法,按照变密度法求解拓扑优化的固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP 模型),结合工程应用的实际状况,对注塑机固定模板结构进行了拓扑优化,合理布置加强筋,使其得到更好的材料分布。在满足产品技术指标的同时,变形减少了3.5%... 详细信息

利用优化准则算法,按照变密度法求解拓扑优化的固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP 模型),结合工程应用的实际状况,对注塑机固定模板结构进行了拓扑优化,合理布置加强筋,使其得到更好的材料分布。在满足产品技术指标的同时,变形减少了3.5%,提高了模板刚度,质量减少了9.5%,实现了结构轻量化的目标,得到了适合工程应用的优化模型。

关键词：拓扑优化变密度法微结构模型优化准则算法注塑机模板

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高精密注塑机定模板拓扑优化

机械设计与制造 2013年第12期 245-248页

作者：周新建胡维东阮航王若飞华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

结合工程实际应用情况,基于有限元-拓扑优化方法,利用优化准则算法,按照变密度法求解拓扑优化的固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP模型),利用HyperWorks和ANSYS软件对注塑机定模板进行拓扑优化分析,得到更合理的材料分布。通过迭代分析... 详细信息

结合工程实际应用情况,基于有限元-拓扑优化方法,利用优化准则算法,按照变密度法求解拓扑优化的固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP模型),利用HyperWorks和ANSYS软件对注塑机定模板进行拓扑优化分析,得到更合理的材料分布。通过迭代分析确定了最佳的约束函数、惩罚因子,分析了棋盘格式出现的情况和抑制方法.在保证强度和刚度情况下,相对于传统设计结果,应力减小了3.5%,应变增加了16.3%,但在允许的范围之内,重量减轻9.7%,实现了结构轻量化目标,得到了适合工程实际应用的优化模型。

关键词：优化准则算法变密度法拓扑优化定模板

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平面全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

平面全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

作者：冯文结江西理工大学

学位级别：硕士

全柔顺并联机构综合了柔性机构和并联机构两类机构特性，在先进制造、精密装备、纳米级定位以及生物工程等很多领域内的应用变得日益广泛。随着应用的发展，对平面不同构型的全柔顺并联机构的需求也日渐增多，使得平面全柔顺并联机构构... 详细信息

全柔顺并联机构综合了柔性机构和并联机构两类机构特性，在先进制造、精密装备、纳米级定位以及生物工程等很多领域内的应用变得日益广泛。随着应用的发展，对平面不同构型的全柔顺并联机构的需求也日渐增多，使得平面全柔顺并联机构构型设计方面面临新的挑战。因此，引入简单的、实用的创新设计理论和方法已成为柔顺并联机构设计研究的新热点。本文以平面全柔顺并联机构为研究对象，基于拓扑优化理论对平面全柔顺并联机构构型进行设计研究，并应用有限元软件对所设计的平面全柔顺并联机构进行分析，验证了将拓扑优化理论应用于平面全柔顺并联机构构型设计有效性。本文从以下几个方面做了探讨：（1）针对平面两自由度全柔顺并联机构进行设计，建立其材料插值方法（SIMP）拓扑优化模型，采用优化准则（OC）算法对该模型进行求解，应用过滤技术消除数值解中棋盘格和网格依赖病态问题。在后处理中采用图像光滑滤波技术对上述拓扑图进行处理，得到光滑的曲线边界。并采用有限元对该机构进行静力学分析，得出其运动特性满足设计要求，定量的验证了该方法的有效性。（2）针对支链式平面三自由度全柔顺并联机构进行设计，建立其SIMP拓扑优化模型，采用优化准则（OC）算法对该模型进行求解，应用过滤技术消除数值解中棋盘格和网格依赖病态问题。在后处理中采用图像光滑滤波技术对上述拓扑图进行处理，得到光滑的支链式平面三自由度全柔顺并联机构轮廓边界。并采用有限元对该机构进行静力学分析，得出其为运动特性满足设计要求，定性的验证了该方法的有效性。（3）针对平面三自由度并联机构进行了微分运动学分析，推导了其输入输出之间的映射关系，基于这种映射关系建立整体式全柔顺并联机构材料插值方法（SIMP）模型，采用改进的优化算法（OC）算法对其进行求解，应用过滤技术消除棋盘格和网格依赖数值解病态问题。在后处理中采用图像光滑滤波技术对上述拓扑图进行处理，得到光滑的整体式平面三自由度全柔顺并联机构轮廓边界。并利用有限元软件对其进行静力学分析，得出基于微分运动分析下的柔顺并联机构微运动特性满足设计要求，定量验证了该方法的有效性。本文以拓扑优化为工具，以平面全柔顺并联机构为研究对象，将平面全柔顺并联机构构型设计和拓扑方法以及性能分析有机的结合在一起，初步实现了平面全柔顺并联机构构型拓扑优化设计，从结构拓扑层面实现平面并联机构设计。

关键词：平面全柔顺并联机构拓扑优化密度惩罚材料模型优化准则算法