漸進結構優(yōu)化方法及其在回轉體拓撲優(yōu)化中的應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、科學技術的不斷發(fā)展對結構的力學性能和經(jīng)濟性提出了越來越高的要求,從而促進設計方法的研究和迅速發(fā)展。結構最優(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。
   飛輪等回轉體作為一類重要的機械零件結構類型,其拓撲形式不僅影響著這類物體力學性能,同時影響如飛輪轉動慣量等工作性能。本文采用漸進結構優(yōu)化方法(ESO)對含有剛度、轉動慣量、體積要求

2、等信息的回轉體進行拓撲優(yōu)化研究。
   本文推導了離心力作用下的單元剛度靈敏度計算公式,并采用“硬殺”策略的雙向漸進結構優(yōu)化方法(BESO)對二維和三維的回轉體進行優(yōu)化分析。依據(jù)多目標優(yōu)化的乘除法策略,提出了基于靈敏度乘除法的雙向漸進結構優(yōu)化的多目標處理方法,成功實現(xiàn)了某汽車驅動盤和某飛輪的多目標拓撲優(yōu)化設計。同時對該方法在特殊情形下的失效做了分析。針對剛度靈敏度和轉動慣量靈敏度不同的分布規(guī)律,提出了靈敏度再處理技術,以此平衡兩

3、種不同類型靈敏度對單元刪增的影響,并指出靈敏度再處理技術是一種特殊的過濾技術。
   本文就回轉體一定轉動慣量下單元數(shù)目不可控的問題,提出了以最大剛度為優(yōu)化目標,以轉動慣量為約束下的漸進結構優(yōu)化方法。結構的漸進變化仍依據(jù)體積的進化率,在轉動慣量滿足約束條件時,應盡量增大結構體積以最大程度提高結構剛度。進而實現(xiàn)了以最大剛度為優(yōu)化目標,體積和轉動慣量同時約束的多約束優(yōu)化問題。在結構漸進到體積約束限且轉動慣量不滿足約束條件時,通過構造

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