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利用双向渐进结构优化法对结构固有振型的优化

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机械强度 2004年第5期26卷 542-546页

作者：宿新东管迪华清华大学汽车安全与节能国家重点试验室清华大学汽车工程系北京100084

利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低... 详细信息

利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低效或无效的材料 ,同时增加对结构目标性能高效的材料 ,从而使材料布局趋于优化。文中分别采用近似重分析思路的方法和基于变分法推导的公式计算单元特征向量灵敏度 ,并简单阐述BESO法对结构固有振型 (特征向量 )进行拓扑优化的一般过程。数值算例表明 ,用该方法对结构固有振型的优化是行之有效的。

关键词：振型优化拓扑优化渐进结构优化双向渐进结构优化结构动态特性优化设计

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基于应力刚度约束的连续体双向渐进结构优化

机械设计 2008年第9期25卷 38-40页

作者：王明强姚峰江苏科技大学机械与动力工程学院江苏镇江212003

为了使结构优化更好地模拟实际情况,在分析了有限元理论和材料力学关系的基础上,找出了约束之间的本质联系,提出了基于应力、刚度双重约束的渐进结构优化方法。同时,将单元生死技术引入结构优化中。根据有限元分析结果,在杀死低效能单... 详细信息

为了使结构优化更好地模拟实际情况,在分析了有限元理论和材料力学关系的基础上,找出了约束之间的本质联系,提出了基于应力、刚度双重约束的渐进结构优化方法。同时,将单元生死技术引入结构优化中。根据有限元分析结果,在杀死低效能单元的同时,在高效单元周围增加单元,实现了结构的双向渐进优化。最后,数值算例表明该方法的有效性,改善了优化结果,提高了优化效率。

关键词：双向渐进结构优化单元生死拓扑优化有限元分析

基于双向渐进结构优化方法的连续体结构动刚度拓扑优化

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哈尔滨理工大学学报 2020年第5期25卷 136-142页

作者：江旭东刘铮滕晓艳哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

以结构动柔顺度最小为目标,融合等效静载荷方法与双向渐进结构优化方法,提出了动载荷作用下连续体结构的动刚度拓扑优化方法。为了有效降低结构动力学拓扑优化问题的求解规模,通过等效静载荷方法将动态拓扑优化问题转变为静态拓扑优化问... 详细信息

以结构动柔顺度最小为目标,融合等效静载荷方法与双向渐进结构优化方法,提出了动载荷作用下连续体结构的动刚度拓扑优化方法。为了有效降低结构动力学拓扑优化问题的求解规模,通过等效静载荷方法将动态拓扑优化问题转变为静态拓扑优化问题,结合双向渐进结构优化方法实现结构的静力学拓扑优化。提出了一种设计域减缩方法降低连续体结构拓扑优化计算规模,构建了一种新颖的体积进化和优化收敛准则,显著提高了连续体结构的动刚度优化效率。数值算例结果表明,结构动柔顺度与约束体积均能渐进收敛于最优值,最优拓扑构形能够有效抑制动载荷作用下的结构振动,其优化算法具有一定的鲁棒性和适应性。提出的连续体结构动刚度拓扑优化方法拓展了基本渐进结构优化方法的应用范围,对于结构动力学优化设计具有重要的理论意义。

关键词：连续体结构拓扑优化动刚度等效静载荷双向渐进结构优化

双向渐进结构优化过程中的单元增删重分析算法

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双向渐进结构优化过程中的单元增删重分析算法

基于改进双向渐进结构法的岸桥门框结构拓扑优化

北京力学会第二十三届学术年会

作者：杨任陈璞宋琦北京大学力学与工程科学系北京市建筑设计研究院有限公司

渐进及双向渐进结构优化方法是从工程角度出发的结构拓扑优化方法,其理论直观、实施简单的特点使其应用于实际结构优化设计,是目前优化方法研究的热点方向之一。这一方法的实施需要对大量优化过程的中间结构进行求解,该过程的计算时间... 详细信息

渐进及双向渐进结构优化方法是从工程角度出发的结构拓扑优化方法,其理论直观、实施简单的特点使其应用于实际结构优化设计,是目前优化方法研究的热点方向之一。这一方法的实施需要对大量优化过程的中间结构进行求解,该过程的计算时间极大地限制了可求解优化问题的规模与优化算法的应用前景。由于渐进优化过程中相邻优化步的结构具有相似性,引入结构重分析方法即可利用已有的求解信息对相似结构进行快速求解,从而提高优化算法的效率。本文在宋琦等人提出的基于图剖分填充元优化及分解因子更新的结构修改快速重分析算法基础上,改进了快速重分析算法的计算流程,使其适用于双向渐进优化过程中相邻优化步之间包含的单元同时增加与删除的拓扑修改,可大幅减少求解过程的计算量,提高双向渐进优化算法的效率。

关键词：双向渐进结构优化拓扑修改分解因子更新重分析方法

来源： cnki会议评论

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机械设计 2023年第2期40卷 1-8页

作者：张氢冯文宗孙远韬秦仙蓉霍佳雨同济大学机械与能源工程学院上海200082

针对拓扑优化过程中存在的数值不稳定问题、优化后的结构呈现病态不利于转化为工程上可以实施的问题,文中采用基于统一排序的单元增删方法,提出了一种在双渐进结构法中改进增删单元最大增加率和单元最大删除率的策略,通过限制拓扑优化... 详细信息

针对拓扑优化过程中存在的数值不稳定问题、优化后的结构呈现病态不利于转化为工程上可以实施的问题,文中采用基于统一排序的单元增删方法,提出了一种在双渐进结构法中改进增删单元最大增加率和单元最大删除率的策略,通过限制拓扑优化过程中相邻的两个迭代步结构相差过大,确保迭代过程中变化平稳。对岸桥的门框结构进行验证,结合岸桥的特点,进行合理的模型简化,建立了岸桥的有限元模型。选择小车在大梁上的4个典型位置作为计算工况,对岸桥进行不同工况下拓扑优化,并对优化结果重构,为岸桥的设计提供了启示。

关键词：双向渐进结构优化岸边集装箱起重机拓扑优化

一种提高多材料拓扑优化结构安全性和强度的策略

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Acta Mechanica Sinica 2023年第8期39卷 77-89页

作者：李瑜袁烽谢亿民 College of Architecture and Urban Planning Tongji University Shanghai 200092 China Centre for Innovative Structures and Materials School of Engineering RMIT University Melbourne 3001 Australia

本文介绍了一种用于多材料拓扑优化中分配两种不同材料的新策略.基于单一材料的双向渐进结构优化(BESO)法开发的多材料双向渐进结构优化(MBESO)法能够有效的处理诸如钢-混凝土这种双材料结构的拓扑优化问题.然而,在一些特殊情况下,使用M... 详细信息

本文介绍了一种用于多材料拓扑优化中分配两种不同材料的新策略.基于单一材料的双向渐进结构优化(BESO)法开发的多材料双向渐进结构优化(MBESO)法能够有效的处理诸如钢-混凝土这种双材料结构的拓扑优化问题.然而,在一些特殊情况下,使用MBESO方法设计的多材料结构中,部分受压材料可能会出现受压超限导致结构不安全的情况.为了解决这种关键问题,本文提出了一种简单而有效的材料分布策略.例如在钢-混凝土结构中,部分压应力过大的混凝土材料可以用钢材替代.在压力最大的局部区域布置少量的钢材可以有效地将混凝土材料的最大压应力降至安全水平.本文通过一系列2D和3D案例的对比研究表明,相比于原始的MBESO方法,改进的双材料分布策略可以有效的解决双材料拓扑优化结构中局部压应力过大的情况,证明了该方法在增强拓扑优化复合结构的安全性方面的有效性,显示出该材料分配策略在多材料拓扑优化研究和应用中的巨大潜力和价值.

关键词：分布策略拓扑优化双向渐进结构优化复合结构混凝土材料分配策略结构安全性应力过大

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冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析

北京理工大学学报 2022年第6期42卷 578-587页

作者：史峰源李世强刘志芳太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所山西太原030024 太原理工大学山西省材料强度与结构冲击重点实验室山西太原030024

为解决结构动态冲击载荷拓扑优化计算过程复杂、计算效率低,而且难以收敛等问题,建立了一种在冲击载荷下结构的拓扑优化方法.将双向渐进结构拓扑优化方法和等效静力载荷优化方法相结合,同时将权值法和材料插值模型引入其中.采用内外双... 详细信息

为解决结构动态冲击载荷拓扑优化计算过程复杂、计算效率低,而且难以收敛等问题,建立了一种在冲击载荷下结构的拓扑优化方法.将双向渐进结构拓扑优化方法和等效静力载荷优化方法相结合,同时将权值法和材料插值模型引入其中.采用内外双层循环的方式实现了冲击载荷下单相材料和双相复合材料/结构的拓扑优化.通过两个算例验证了方法的可行性与高效性,并且对优化后的结构进行动态响应分析,分析结果表明与传统方法相比,采用新方法优化得到的结构,在冲击载荷下承载能力更好,说明该方法适用于冲击载荷下结构的拓扑优化设计,且优化流程简洁,计算效率高,优化平稳高效.

关键词：拓扑优化双向渐进结构优化等效静力载荷优化动态响应

基于自适应p型有限元方法的双向渐进结构拓扑优化

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机械强度 2020年第3期42卷 597-603页

作者：许娇娥姚松刘荣中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室长沙410075

针对拓扑优化过程中计算精度对优化结果的影响,将自适应p型有限元与双向渐进结构拓扑优化BESO(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization)相结合,根据误差控制参数设置,通过单元能量误差分析,自适应地提高单元阶次,有效改善... 详细信息

针对拓扑优化过程中计算精度对优化结果的影响,将自适应p型有限元与双向渐进结构拓扑优化BESO(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization)相结合,根据误差控制参数设置,通过单元能量误差分析,自适应地提高单元阶次,有效改善有限元计算精度,并采用灵敏度过滤算法和稳定策略,减轻了棋盘格和迭代振荡现象。通过最小柔度拓扑优化问题实例的计算,验证了该方法的可行性,结果表明所提出方法可在较粗糙的网格下提高拓扑优化计算精度,得到更高的优化效率和更好的优化结果。

关键词：自适应p型有限元双向渐进结构优化单元阶次最小柔度

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复合材料/结构两尺度动力学拓扑优化设计

噪声与振动控制 2023年第6期43卷 38-43,50页

作者：李生张宪国刘远昊邱浩波武汉材料保护研究所有限公司武汉430030 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

基于均匀化理论,建立以结构第一阶固有频率最大为目标的宏/微观结构构型与材料分布的两尺度动力学拓扑优化模型,推导目标函数和约束函数对宏/微观设计变量的灵敏度,研究两尺度动力学拓扑优化方法。另外,采用一个修正固体各向同性材料惩... 详细信息

基于均匀化理论,建立以结构第一阶固有频率最大为目标的宏/微观结构构型与材料分布的两尺度动力学拓扑优化模型,推导目标函数和约束函数对宏/微观设计变量的灵敏度,研究两尺度动力学拓扑优化方法。另外,采用一个修正固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型避免局部模态现象。相关数值算例说明,该方法可以有效实现结构基频最大化的材料/结构两尺度动力学拓扑优化设计。此外,通过算例研究复合材料的弹性模量对优化结果的影响规律。

关键词：振动与波两尺度拓扑优化均匀化理论双向渐进结构优化固有频率动力学优化