渐进结构优化方法的改进及其应用

发布时间：2017-04-06 19:09

  本文关键词：渐进结构优化方法的改进及其应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：结构拓扑优化是常规优化设计基础上发展起来的高新技术，用主动而目标明确的改善式设计，取代了传统的消极地校验式设计，使得结构设计的设计流程从根本上得到了改变。因此，结构拓扑优化方法的研究对结构设计具有重要意义。本文以ABAQUS有限元软件为基础，，对渐进结构优化方法进行研究与改进，并将改进的方法运用于具体的工程实例中，得到了一种具有借鉴意义的轻量化设计方案。 渐进结构拓扑优化方法是一种启发式的结构拓扑优化方法，基本思想简单，适应范围广，可以通过现有的有限元软件实现，且不产生0-1之间的中间密度，拓扑形式清晰，具有良好工程应用前景，因而在国内外受到了广泛的关注与研究。本文研究了渐进结构优化方法的基本理论，分析了其计算的基本过程，发现其计算过程中数值不稳定现象。针对该问题提出了一种基于灵敏度的变删除率计算方法，同时限制目标函数变化量，以改善计算过程中数值不稳定现象。根据提出的方法，修改相关程序，实现该方法在计算机上的运行。通过经典算例的计算，初步验证了本文方法的可行性。 另外，对旋挖钻机的滑轮架主板结构进行了有限元建模，针对滑轮架主板的有限元分析结果，提出了改进方案。将改进渐进结构优化方法运用于滑轮架主板结构的拓扑优化，根据拓扑优化结果的特点，提出初始优化结构，改善了原主板结构性能。综合考虑到实际的工艺与使用要求，提出了一种更加符合实际情况的滑轮架轻量化方案。通过与原有滑轮架主板结构的有限元分析结构比较，表明本文提出的主板结构在滑轮架轻量化设计中有一定的借鉴作用。
【关键词】：渐进结构优化方法 拓扑优化 变删除率 旋挖钻机滑轮架
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 结构拓扑优化研究概述10-13
• 1.2.1 离散体结构拓扑优化方法10-11
• 1.2.2 连续体结构拓扑优化方法11-13
• 1.3 本文的主要工作及意义13-14
• 第二章 渐进结构优化方法基本理论14-26
• 2.1 渐进结构优化方法研究现状14-15
• 2.2 连续体刚度约束问题的渐进结构优化的优化模型15
• 2.3 灵敏度计算及过滤函数15-20
• 2.4 渐进结构优化方法的优化策略与存在的问题20-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 渐进结构优化方法的改进26-41
• 3.1 渐进结构优化方法的改进策略26
• 3.2 基于灵敏度的变删除率计算方法26-31
• 3.3 结合体积分数的变预估值计算方法31-32
• 3.5 经典算例32-39
• 3.5.1 三维短悬臂梁结构Ⅰ优化设计32-35
• 3.5.2 michell 型结构优化设计35-37
• 3.5.3 三维短悬臂梁结构Ⅱ优化设计37-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 某小型旋挖钻机滑轮架的拓扑优化与改进41-50
• 4.1 旋挖钻机的发展与现状41-42
• 4.2 某小型旋挖钻机滑轮架结构的分析42-44
• 4.3 某小型旋挖钻机滑轮架主板结构的拓扑优化44-49
• 4.4 本章小结49-50
• 总结与展望50-51
• 参考文献51-56
• 致谢56-57
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文57

【参考文献】

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本文编号：289476