基于拓扑优化框架的薄板加强筋布局优化

发布时间：2020-03-23 23:11

【摘要】：加筋板具有轻质高强等特点,广泛应用在航空航天汽车船舶等领域,合理布置加强筋有利于充分提高结构的力学性能。拓扑优化方法具有低成本、高效益等优势,能显著提高工程设计的效率、缩短工程设计的周期。本文以水平集方法(Level set method)和可移动变形组件法(Moving Morphable Components method)作为框架,分别对加强筋布局优化问题进行了相关探索,具体内容如下:1、Kirchhoff板单元与等效刚度理论的研究。传统加筋板研究主要采用形状优化和尺寸优化,加强筋布局只能从有限的加强筋构型中获得;而目前拓扑优化对加筋板的研究主要采用实体单元,计算量较大,计算精度较低,且优化结果往往存在大量灰度单元。本文推导了用于薄板结构分析的Kirchhoff板单元,分析比较了Kirchhoff板单元与实体单元的计算效率和精度。阐述了等效刚度理论的基本思想,研究了等效刚度模型与精细模型的位移模式,比较了两种模型的精度。2、基于水平集方法的薄板加强筋布局优化研究。本文使用不同的抗弯刚度表征薄板与加强筋,将加筋板等效为具有不同抗弯刚度的薄板,利用水平集函数描述加强筋的分布,提出薄板加强筋布局优化的水平集方法,并给出了拓扑优化进行加强筋布局优化的基本思路。本文推导了驱动水平集演化的速度场的构造过程,通过几个数值算例验证了提出方法的有效性,并与传统方法进行比较突出该方法的优势。3、基于移动变形组件法的复合材料加筋板布局优化研究。本文利用一系列可以移动、变形、相交和融合的组件描述加强筋的分布,建立了复合材料加筋板加强筋布局显式拓扑优化的基本框架。同时,结合层合板弯曲的基本理论,推导了复合材料加强筋布局优化的优化列式,分析了两种材料界面上应力/应变张量可能的不连续性,并给出了其灵敏度的表达式。通过几个数值算例验证了基于MMC方法的复合材料加筋板加强筋布局优化的可行性,并与隐式拓扑优化进行比较,展示了该方法突出的优点。此外,通过一个工程实例,突出展示了该方法对于指导工程设计的实际意义。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V214.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈林星;;三维空间景观图像布局优化设计仿真[J];计算机仿真;2017年12期

2 许芳民;张德山;;海洋台站布局优化设想方案[J];海洋与海岸带开发;1988年04期

3 马宪国,陈之航,赵在三;上海市煤场布局优化模型的研究及应用[J];上海机械学院学报;1989年01期

4 刘英;朱雅玲;刘强;祝琪雅;;我国烟叶产区布局优化研究进展[J];湖南农业科学;2014年03期

5 黄萍;王维林;;甘肃省产业布局优化进程中的金融支持问题[J];甘肃金融;2010年05期

6 王其祚 ,朱家诚 ,陆晓军;结构布局优化问题研究的最新进展——关于结构布局问题的研究报告之一[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1992年S1期

7 唐相龙;李骞;;兰州都市圈综合交通布局优化研究[J];城市道桥与防洪;2016年07期

8 胡凌云;;空间飞行器布局优化方法研究[J];航天器工程;1997年04期

9 舒孝忠;郭文军;;密云县集体建设用地布局优化研究[J];科技创新导报;2014年24期

10 王向阳;;布局优化、集中度提高与产业竞争力提升[J];东岳论丛;2009年01期

相关会议论文 前10条

1 陈献琪;都柄晓;赵勇;姚雯;;一种多目标的卫星布局优化设计方法[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）[C];2018年

2 许铭;吴宗之;;化工园区布局优化[A];风险分析和危机反应的创新理论和方法——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第五届年会论文集[C];2012年

3 周明生;卢名辉;苏炜;;长三角空间产业布局优化研究[A];2008中国可持续发展论坛论文集（1）[C];2008年

4 韩琪瑶;张洪达;刘晓光;吴冰;;生态安全目标导向下的矿山布局优化研究——以哈尔滨市阿城区为例[A];2014（第九届）城市发展与规划大会论文集—S05生态城区的建设与优秀范例[C];2014年

5 孔云峰;;义务教育学校空间布局优化之模型、工具与应用[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年

6 邱扬;俞智敏;袁军;田锦;;机载通信系统EMC设计中天线布局优化设计[A];第六届全国电磁兼容性学术会议2004EMC论文集[C];2004年

7 何培根;张永明;;基于大数据的城市公共服务设施能力评价和布局优化研究——以南京市急救设施为例[A];2018城市发展与规划论文集[C];2018年

8 戴辰阳;李洋;龙连春;;刚度最大加筋板筋条布局优化[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年

9 裴玉龙;盖春英;;公路网络路线布局优化的双层规划模型及算法研究[A];中国公路学会2004年学术年会论文集[C];2004年

10 张传银;闫广军;;车用冷凝器产线布局优化,降本增效[A];第十三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 顾敏;省政协集中视察沿江产业布局优化和长江大保护[N];新华日报;2019年

2 刘吟;充分发挥职能 加快推动产业转型布局优化[N];晋中日报;2019年

3 全媒体记者 魏宁;推动重点行业布局优化转型升级 促进空气质量加快实现根本好转[N];徐州日报;2018年

4 本报记者 李雪婷;突出集约集聚 推动产业布局优化[N];鹤壁日报;2018年

5 本报记者 聂宗玉 通讯员 鞠红云;城市有颜值更有内涵[N];威海日报;2017年

6 杨曙光;高峰强调：积极推进校安工程和校点布局优化工作[N];云南经济日报;2012年

7 记者 郑梦婕 通讯员 李钦龙 曾研智;推动布局优化 引导集聚转型[N];汕头日报;2012年

8 本报记者 夏娜;产业布局优化 经济增长提速[N];玉溪日报;2018年

9 本报记者 梁琨;我市将基本实现城区中小学校布局优化[N];济宁日报;2013年

10 记者 刘纯;国资布局优化赢得发展新动能[N];无锡日报;2016年

相关博士学位论文 前10条

1 安金钰;基于风险损失最小化的城市天然气管网布局优化方法研究[D];重庆大学;2018年

2 邬珊华;临港产业的判别方法及其在港城内的空间布局优化研究[D];大连海事大学;2015年

3 郑晓军;生产车间设施布局优化方法研究[D];大连理工大学;2010年

4 张悦;基于风险分析的化工园区布局优化方法研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

5 李成兵;机务生产力布局优化调整研究[D];西南交通大学;2011年

6 李鑫;基于不确定性的区域土地利用结构与布局优化研究[D];南京农业大学;2013年

7 史姣;多相材料及双模量材料布局优化研究[D];西北农林科技大学;2016年

8 杨德忱;基于社会阶层结构的城市居住空间布局优化研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

9 李伟;北京市城市森林布局优化研究[D];中国林业科学研究院;2008年

10 孔雪松;基于元胞自动机与粒子群的农村居民点布局优化[D];武汉大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨单;卫星仪器板阻尼减振布局优化设计[D];国防科技大学;2018年

2 崔荣华;基于拓扑优化框架的薄板加强筋布局优化[D];大连理工大学;2019年

3 赵欢;基于剩余矩形排样算法的工厂布局优化研究[D];中国石油大学(北京);2018年

4 沙茜;基于SLP的大型客站商业布局优化研究[D];北京交通大学;2019年

5 曹征连;D精品超市内部布局优化研究[D];吉林大学;2019年

6 李雁飞;危险化学品仓库堆垛安全布局建模及优化研究[D];北京石油化工学院;2018年

7 杨俊杰;考虑热约束的小卫星布局优化研究[D];国防科学技术大学;2016年

8 陈标;产品紧凑布局优化设计中组件形变方法研究[D];广西大学;2014年

9 刘歌鸥;基于改进SLP的大窑湾港区后方A堆场布局优化研究[D];东北大学;2016年

10 安芳;土地利用结构及布局优化的“反规划”模式研究[D];天津师范大学;2013年

，

本文编号：2597407