基于刚度扩散法的结构布局优化研究

发布时间：2017-10-07 02:15

  本文关键词：基于刚度扩散法的结构布局优化研究

  更多相关文章： 刚度扩散法 结构布局优化 孔洞布局优化 Shepard插值方式

【摘要】：本文基于刚度扩散法,提出了若干新的方法用于求解不同类型的结构布局优化问题,为结构布局优化设计提供了新的计算手段。首先,本文研究了考虑连接位置的弹性体组件与连续体协同优化方法,介绍了优化设计中考虑组件连接位置的例子及相关研究,提出了利用有限元中静力凝聚方法可以实现优化过程中组件指定位置与连续体相连,并推导了灵敏度列式,最后根据所述方法,通过算例验证方法有效性。算例结果显示,该方法能有效处理上述协同优化问题,给出的优化结果中组件皆在指定位置与连续体结构相连共同受荷。其次,本文研究了基于刚度扩散法孔洞布局优化方法,讨论并分析了利用径向基插值方法的刚度扩散法在孔洞布局优化问题中出现应变能异常的原因。根据结论,提出了将结合Shepard插值方法的刚度扩散法用于孔洞布局优化问题中,并通过算例验证方法的有效性。算例结果显示,修改后的方法能有效处理具有不同大小、形状和个数孔洞的结构布局优化问题。然后,本文研究了尺寸可变组件和孔洞的布局优化问题,通过约定网格重划分方法,给出了尺寸可变组件和孔洞的布局优化的优化模型及其灵敏度列式和推导过程,通过算例验证方法在变长宽比孔洞的布局优化问题及尺寸可变矩形弹性体组件布局优化问题的有效性。算例结果显示,该方法能有效处理上述两类问题。最后,对全部工作进行了总结,并对未来工作做出展望。
【关键词】：刚度扩散法 结构布局优化 孔洞布局优化 Shepard插值方式
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 结构优化文献综述10-17
• 1.2.1 结构优化算法11-12
• 1.2.2 结构布局优化12-15
• 1.2.3 刚度扩散法15-17
• 1.3 研究内容17-18
• 1.4 论文安排18-19
• 第2章 考虑连接位置的弹性体组件与连续体协同优化设计19-29
• 2.1 考虑连接位置的弹性体组件与连续体协同优化方法19-22
• 2.1.1 静力凝聚法20-21
• 2.1.2 优化模型21
• 2.1.3 灵敏度分析21-22
• 2.2 算例分析22-28
• 2.2.1 数值算例一22-26
• 2.2.2 数值算例二26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 基于刚度扩散法的孔洞布局优化方法研究29-56
• 3.1 通过负刚度叠加实现的基于刚度扩散法的孔洞布局优化29-37
• 3.1.1 优化模型30-31
• 3.1.2 负刚度叠加31-32
• 3.1.3 原有的插值函数在孔洞布局优化中存在的问题32-35
• 3.1.4 应变能异常产生的原因分析35-37
• 3.2 基于Shepard插值方式的刚度扩散法37-42
• 3.2.1 Shepard插值模型37-39
• 3.2.2 灵敏度分析39-41
• 3.2.3 重叠约束方法41-42
• 3.3 算例分析42-55
• 3.3.1 数值算例一42-44
• 3.3.2 数值算例二44-48
• 3.3.3 数值算例三48-50
• 3.3.4 数值算例四50-52
• 3.3.5 数值算例五52-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 尺寸可变组件和孔洞的布局优化设计56-72
• 4.1 尺寸可变组件和孔洞布局优化方法56-58
• 4.1.1 尺寸设计变量56-57
• 4.1.2 有限元模型57
• 4.1.3 优化模型57-58
• 4.2 灵敏度分析58-61
• 4.3 数值算例61-71
• 4.3.1 长宽比可变孔洞的布局优化设计算例62-66
• 4.3.2 尺寸可变矩形弹性体组件布局优化设计算例66-71
• 4.4 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79-80
• 附件80

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本文编号：986335