基于生物自适应生长机理的结构拓扑优化方法研究

发布时间：2017-12-27 02:11

本文关键词：基于生物自适应生长机理的结构拓扑优化方法研究　出处：《上海理工大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来，随着全球能源紧缺，原材料价格飞速上涨等因素的影响，工程界一直要求在满足工程要求的基础上，更好地进行结构优化设计。结构拓扑优化处于结构优化设计的概念设计阶段，其优化结果是其它后续设计的基础，因此在初始概念设计阶段需要确定结构的最佳拓扑形式。结构拓扑优化设计过程与生物自适应生长过程有很大相似性。生物通过感应外部刺激和内部需求来调节自身结构以适应外部环境和满足内部需求。基于生物自适应生长机理的结构拓扑优化方法应用生物的自适应生长原理来优化结构以满足工程要求。本文将基于生物自适应生长机理的结构拓扑优化方法分为SKO方法和自适应成长法，这两类方法作为结构拓扑优化方法的后起之秀，有很大的应用前景。本文着重对以下内容进行研究：针对采用现有SKO方法对复杂受力模型进行拓扑优化时，优化结果中存在的早熟现象，提出基于连续阶跃参考应力的SKO方法；该方法阶跃提升参考应力，解决材料堆积问题；对基于连续阶跃参考应力的相关参数进行研究，提出合理的参数选择原则，并应用大量实例说明此方法的可行性，为后续的拓扑优化奠定基础；将SKO方法拓展应用于三维结构中，确定显示优化结果的方法，分别对最小尺寸约束和拔模方向约束进行研究，采用过滤应力的方法将这两种约束加入到SKO方法中，研究并确立参数的选取原则，使之更加符合工程实际；针对由于计算误差积累导致采用自适应方法优化承载与结构均对称的模型时会得到不对称的优化结果，提出加入对称约束的自适应成长法，得到通用的对称公式，使之既能用于二维板壳结构，也能用于三维板壳结构；将自适应成长法拓展到箱型结构的加筋板分布优化中，研究并确立箱型结构中的基结构布筋板方式，，通过选取种子线生长筋板的方法，使得到优化结果具有工程应用价值。
[Abstract]:In recent years, with the shortage of global energy and the rapid rise of raw material prices, the engineering community has been demanding better structural optimization on the basis of meeting the engineering requirements. Structural topology optimization is in the conceptual design stage of structural optimization design, and its optimization result is the basis of other subsequent design. Therefore, in the initial conceptual design stage, the best topology form of structure needs to be determined.
【学位授予单位】：上海理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH122

【参考文献】