結(jié)構(gòu)與柔性機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程通常是在方案比較基礎(chǔ)上確定結(jié)構(gòu)布局(拓?fù)湫问?后,詳細(xì)設(shè)計(jì)零部件的尺寸和形狀.形狀和尺寸優(yōu)化通過(guò)設(shè)計(jì)部件尺寸和邊界形狀實(shí)現(xiàn)在一定結(jié)構(gòu)布局下的性能優(yōu)化.本文在系統(tǒng)地總結(jié)了優(yōu)化研究的發(fā)展歷史、拓?fù)鋬?yōu)化的已有理論和方法的基礎(chǔ)上,開展了拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的提法和求解方法方面的研究.主要研究了剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的提法、求解方法及其應(yīng)用,分析了水平集方法的優(yōu)缺點(diǎn),并提出了基于水平集算法的改進(jìn)方法.主要包

2、括以下內(nèi)容.基于柔順性密度的拓?fù)鋬?yōu)化方法本文研究了結(jié)構(gòu)拓?fù)渑c設(shè)計(jì)域尺寸協(xié)同設(shè)計(jì)問(wèn)題,提出了基于平均柔順性密度的拓?fù)鋬?yōu)化方法.建立了以最小平均柔順性密度為目標(biāo)的同時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)拓?fù)湫问矫枋鰠?shù)和設(shè)計(jì)域尺寸的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)提法和求解方法.針對(duì)狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)這一常規(guī)拓?fù)鋬?yōu)化方法難以求解的問(wèn)題,提出了最優(yōu)基本結(jié)構(gòu)組裝的拓?fù)鋬?yōu)化思想.基于改進(jìn)的水平集模型的拓?fù)鋬?yōu)化方法研究本文分析了產(chǎn)生這些弱點(diǎn)的原因,揭示出初始設(shè)計(jì)構(gòu)型應(yīng)包含足夠數(shù)量的孔,并且孔應(yīng)合理布

3、置才能獲得理想的拓?fù)湫问?提出了水平集方法同進(jìn)化算法相結(jié)合的改進(jìn)的拓?fù)鋬?yōu)化方法,成功地克服了拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果對(duì)初始設(shè)計(jì)的依賴性問(wèn)題,提高了計(jì)算效率.散熱結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化本文研究了最佳散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題,建立了以最佳散熱效果為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的提法和求解方法.以單元材料密度為設(shè)計(jì)變量,以結(jié)構(gòu)的散熱弱度最小化為目標(biāo)函數(shù),建立了在一定材料用量的條件下具有最佳散熱效果的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)提法.具體設(shè)計(jì)了內(nèi)部分布熱源和集中熱源、邊界局部散熱(熱匯)的