ESO方法刪除率研究及飛輪多目標結構優(yōu)化.pdf

1、ESO方法刪除率研究及飛輪多目標結構優(yōu)化重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：羅靜指導教師：張大可副教授專業(yè)：機械設計及理論學科門類：工學重慶大學機械工程學院二O一四年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要科學技術的不斷發(fā)展對結構的力學性能和經濟性提出了越來越高的要求。結構優(yōu)化設計正是這樣一個迅速發(fā)展的設計領域。結構優(yōu)化方法使得設計人員可進行主動、創(chuàng)造性的設計，而結構拓撲優(yōu)化則是后續(xù)的形狀、尺寸優(yōu)化設計的基礎。飛輪回轉體是一類重要的

2、蓄能調節(jié)速度波動的機械零件結構，因此本文在前人研究基礎上對飛輪的拓撲設計進一步完善，對飛輪進行多目標優(yōu)化設計，不僅考慮結構的剛度，強度，還要求結構能具有較大的轉動慣量，較小的質量。多目標優(yōu)化設計對于工程實際應用有較大價值。對于此飛輪多目標拓撲優(yōu)化問題，本文采用全局準則法和集合分層、乘除、主目標法的混合法，并將兩種方法得到的飛輪拓撲優(yōu)化結果進行對比。采用全局準則法中，構造了基于全局準則方法的飛輪漸進結構優(yōu)化單元靈敏度，并提出一種新的單元靈

3、敏度過濾方法，最后得到了較好的飛輪優(yōu)化結果，證明了全局準則應用于ESO多目標優(yōu)化中的有效性；在混合法中，采用分層優(yōu)化方法，第一層目標考慮飛輪質量和轉動慣量，采用乘除法，設計了變厚度飛輪，第二層目標考慮飛輪的剛度以及強度，采用主要目標法，將剛度設置為主要目標，飛輪強度設置為約束條件，在第一層變厚度飛輪的基礎上采用ESO方法進行飛輪優(yōu)化設計，最后得到了較好的飛輪優(yōu)化結果，證明了此方法應用于ESO多目標優(yōu)化中的有效性。此外，針對ESO方法中刪

4、除率和進化率的取值存在隨意性，各個研究者根據自己的經驗取值，沒有一定的數學理論依據，本文將漸進結構優(yōu)化方面的專家學者對刪除率和進化率的取值進行了一個整理統(tǒng)計歸納，并在刪除率統(tǒng)計歸納的基礎上構造了權重法綜合所有專家的意見確定刪除率取值，意在分散和減少設計者個人取值的主觀誤差，使得取值的確定更加科學合理，然而結果并不理想。因而最針對對于初始滿設計區(qū)域，合理的刪除策略為隨著迭代的進行，隨著應力趨于均布，單元刪除數量應該逐漸減少。本文提出一種根

5、據結構當前應力狀態(tài)而動態(tài)變化的更簡單動態(tài)單元刪除率，使得隨著迭代的進行單元的刪除數量逐漸減少，使刪除率能夠隨優(yōu)化過程中的相關信息進行調整，從而可以更有效地改善優(yōu)化求解過程。方法中基于數理統(tǒng)計中標準差概念使用了新的判斷結構應力均勻性的指標，并由其判斷結構應力均勻程度。通過典型算例的分析，這種漸進優(yōu)化方法具有收斂快，結構性能指標變化平穩(wěn)的特點。并將此動態(tài)刪除率應用于飛輪多目標結構拓撲優(yōu)化中。關鍵詞：關鍵詞：漸進結構優(yōu)化，飛輪，多目標優(yōu)化，刪