热、力耦合作用下轻结构的多目标拓扑优化方法

发布时间：2020-07-09 13:35

【摘要】： 随计算机技术、有限元方法等领域飞速发展,结构优化设计无论理论还是方法都取得长足的进展,并成为了现代设计方法中不可缺少的工具。结构优化设计能充分发挥材料的功效,改善结构的性能等,而结构拓扑优化设计更能在结构的概念设计阶段为决策者提供更多灵活的选择方案,从而缩短研发周期,降低产品成本。与此同时,人们对民用产品的质量要求日益提高,多种物理场的耦合作用越来越突出,往往成为决定结构系统与产品质量和性能的关键因素。多学科协同设计的概念也日渐成为优化设计的一个重要的思想。如何进行多目标的多学科协同设计又是一个新的挑战。 本文基于ANSYS Parametric Design Language (APDL),提出渐进结构法中应用区间法进行单元的筛选,通过单元“生死”的功能实现单元的恢复与删除,根据滤波函数法原理提出修改的二阶棋盘格处理方法,并就稳态热传导温度控制问题,考虑热、力耦合的多载荷工况的多目标拓扑优化设计问题进行求解。数值计算结果表明本文算法的有效性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH122
【图文】：

图 2-2 平面应力问题的单元离散化Fig.2-2. The discretization for plane stress problem面结构中，任意一节点i应有两项位移分量 ，相应的节,i iu vi iX 、 Y，故节点有两个自由度。节点位移和节点载荷可以列阵表{ }iiiuvδ = ， { }iiiXQY = 的截面被划分成 个节点，则总共有 个节点位移分量和 ，整个结构有2 个字自由度。如图 2-2 所示的结构共有 20 构有 40 个自由度。可用n 2n n{δ }表示整个结构全部的节点位移，节点载荷。通过单元分析求得单元刚度阵，再叠加为结构立起位移法的基本方程[ K ]{δ } = {Q } ，进行求解。

初始优化模型

优化的结果

【参考文献】

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本文编号：2747529