多目标变密度惩罚拓扑优化法在龙门起重机模梁设计中的应用

发布时间：2021-02-22 08:09

　　龙门起重机在货物搬运中发挥着重要作用,但对龙门起重机结构的设计一直停留在凭借经验和判断对结构方案进行选择和确定。连续体结构拓扑优化方法可以大大地改善结构的性能或减轻结构的重量,带来直接的经济效益。将连续体拓扑优化方法引入到起重机结构优化设计中,令起重机结构优化设计进入一个新的时代。本文在阅读大量中外文文献的基础上,通过深入研究连续体结构拓扑优化的基本理论和算法,以及龙门起重机的金属结构,开发出一种多目标变密度惩罚法优化设计方法,并对龙门起重机横梁的腹板进行了初步的设计,讨论了目标实现顺序对优化结果的影响及结果的合理性。本文首先研究了起重机传统设计方法,对常见的起重机结构形式进行了探讨;对龙门起重机横梁进行了详细的内力分析,讨论了龙门起重机横梁与普通桥梁的不同,确定了横梁在工作中的三种工作状态;对横梁腹板的设计采用多目标设计法,选择静定结构模型简化龙门起重机横梁结构,对受力进行合理简化以便于拓扑优化设计。其次基于SIMP密度材料插值模型建立了体积约束下连续体结构最小柔顺度问题的拓扑优化模型,研究了优化问题的解法,并且推导了基于SIMP方法的连续体结构拓扑优化准则算法的迭代公式;分析了拓扑... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

棋盘格式

长安人学硕士学位论文抽象、分析、制造带来了极大的困难。图2一5便是没有施加滤波后的优化结果，从图上我们可以看出，结构的具体形式很难辨识，中间出现许多黑白相间的小块，这种结构在工程上是无法进行直接制造的。图2一5棋盘格式局部极值:一种随着初值的不同拓扑优化结果也相应变化的现象，这是由于目标函数的光滑度不同所造成的。工程上一般采用多次计算的方法来确定最优结果，但是要从多个结果中决定最优结果对于工程人员的专业素质要求较高。网格依赖性:随着对设计区域离散单元数目的增加，优化结果中会出现许多细小的结构，这种结果依赖于网格划分疏密程度的现象就称之为网格依赖性。从图2一6中我们可以很明显地看出，随着单元划分数目的不断增加，结果越来越复杂，出现了一些纤细的结构

f第五十五步优化结果图4一3简支梁的拓扑优化结果a一f如图4一3，白色区域表示密度很小，接近于O，这些区域就是工程结构中节约材料的部分，经过55步迭代，柔度降低了78.56%，可以看出此方法其算法的收敛速度快，迭代次数少，对大中型结构具有实际意义。惩罚因子P的影响如下图所示。。:P二0.5吞:P二 1.0c:P二戮。5才:P二之力

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]连续体结构拓扑优化理论与应用研究[D]. 左孔天.华中科技大学 2004



本文编号：3045701