考虑加强筋自重的板壳结构仿生脉序生长算法研究

发布时间：2017-11-05 11:05

  本文关键词：考虑加强筋自重的板壳结构仿生脉序生长算法研究

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【摘要】：在工程应用中为了能以较小的质量实现高承载性,经常在板壳结构上布置加强筋。然而现有的加强筋布局优化方法得到的加强筋形态往往不清晰,需要一定的后处理和设计师的理解再设计。因此有必要对加强筋的布局进行优化设计。作为板壳结构加强筋布局设计的一种新兴方法,仿生脉序生长算法是通过提取自然界双子叶植物叶脉的分布规律与成长机理而提出的一种自适应结构应变能和应力变化的加强筋布局优化方法,该方法能有效处理不计加强筋自重的薄板结构的加强筋布置,但是针对工程中复杂的曲壳结构,算法采用的板单元不能模拟任意形状曲壳结构,同时算法忽略了加强筋自重,因此本文以解决曲壳结构的加强筋布局设计为目标,计算过程考虑加强筋自重,对仿生脉序生长算法进行改进,论文的主要研究内容如下:(1)针对仿生算法不能应用在曲壳结构的加强筋布局设计问题,对模拟基结构的板单元与壳单元的区别进行了系统研究,采用壳单元模拟板壳结构;同时为了提高算法的精确性,引入设计依赖性载荷,即考虑加强筋自重,将加强筋自重引入到灵敏度数中,推导变载荷灵敏度数作为脉序生长准则,为算法的改进奠定理论基础。(2)为了提高算法工程应用性,采用数值计算能力强的FORTRAN语言对算法进行编译,有限元分析部分用软件实现,与成熟有限元软件ANSYS实现相互调用;通过设置加强筋局部坐标系来保证加强筋截面方向。(3)为了验证算法的可行性,对考虑加强筋自重的仿生脉序生长算法分别进行经典算例和油底壳算例研究,并对结果加强筋布局构型进行应变能和应力分析,为了验证算法的合理性,将得到的加强筋结果与原算法和变密度的拓扑优化结果进行比较。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB12;TB17

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁晓红;陈建来;程莉;;抗振板壳结构的仿生拓扑优化设计方法[J];船舶力学;2008年01期

2 赵岭;陈五一;马建峰;;基于王莲叶脉分布的机床横梁筋板结构仿生优化[J];高技术通讯;2008年08期

3 刘良宝;陈五一;;基于叶脉分枝结构的飞机盖板结构仿生设计[J];北京航空航天大学学报;2013年12期

4 王希贵;王兴刚;;基于ANSYS的齿轮箱油底壳有限元建模和结构优化[J];哈尔滨轴承;2010年03期

5 薛开;李永欣;;板壳结构加筋布局的仿生脉序生长算法[J];哈尔滨工程大学学报;2011年09期

6 赵岭;陈五一;马建峰;;高速机床工作台筋板的结构仿生设计[J];机械科学与技术;2008年07期

7 刘齐茂;燕柳斌;;基于边缘纤维屈服准则的薄板结构加强筋的优化设计法[J];机械设计;2007年04期

8 千红涛;李中凯;程刚;李锋;;矿用救生舱曲线式加强筋板的设计与优化[J];煤炭学报;2013年S2期

9 汪列隆;朱壮瑞;张建润;;基于APDL的机床大件筋板结构尺寸的优化设计[J];轻工机械;2006年04期

10 尤芳怡;刘晶峰;戴秋莲;吴彦鹏;;基于MOLDFLOW的板状注塑件加强筋优化设计[J];泉州师范学院学报;2013年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李永欣;薄板结构加筋布局的脉序生长算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 朱兴高;跨座式单轨车辆转向架结构分析[D];重庆交通大学;2011年

2 冯威;油底壳辐射噪声的FEM/BEM液固耦合仿真研究[D];吉林大学;2004年

3 季学荣;结构拓扑优化自适应成长设计方法研究[D];上海理工大学;2011年

4 雷寰兴;进化结构优化中的计算异常现象研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 李洋;薄壁加筋结构屈曲分析及优化设计[D];北京工业大学;2013年

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本文编号：1143892