改进和应用双向渐进结构拓扑优化方法
随着拓扑优化在结构设计初期的创新得到越来越多的认可，结构拓扑优化已成为结构优化设计领域的热门研究对象。与尺寸优化、形状优化等优化方法相比，结构拓扑优化可以在结构设计开始时给设计师一个没有任何工程经验的概念设计，对工程设计师更有吸引力。建立连续结构拓扑优化数学模型的方法有很多，涉及变量多，各有优缺点，使得拓扑优化的工程应用无法普及。本文研究了双向渐进结构优化方法(简称BESO方法)具有算法简单、易于连接有限元分析程序等优点，在结构拓扑优化中的应用越来越广泛。本文以连续结构为研究对象，讨论了双向渐进结构拓扑优化方法和应用，提高了其合理性、通用性和工程实际应用能力。本文首先总结了应用中遇到的各种常见问题和解决方案，提出了基于遗传算法思想和网格过滤技术的改进方法，避免了拓扑优化常见的棋盘格
(本文共77页)
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拓扑优化是在给定的约束和载荷条件下寻求设计领域材料最佳分布的一种方法。拓扑结构的选择是否合适决定了产品设计的主要性能，因此拓扑优化技术在产品概念设计阶段具有重要意义。从经济的角度来看，拓扑优化可以降低设计成本，提高产品开发效率，被认为是结构设计中回报最高的工作，已成为结构设计的研究热点。本文分析了拓扑优化方法的研究现状，拓扑优化的重要方法之一(BESO)通过改进和提高优化的合理性，对法律进行了研究BESO法律扩展到多目标优化和动态优化领域，以提高其工程应用性。首先，本文介绍了正交处罚材料变密度法(SIMP)和BESO法的基本理论,对两种方法在Michell型结构、MBB探讨了梁结构经典算例中的应用，获得了两种方法在应用中的优缺点。其次，分析了 BESO该方法应用于一些优化问题，以解决失败的原因BESO法灵敏度计算误差大，寻优能力差。SIMP法插值思想与BESO法结合...
(本文共92页)
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连续体结构拓扑优化是目前结构优化领域研究的热点问题之一,相对于传统的尺寸优化和形状优化,拓扑优化处于结构的概念设计阶段,其结果是一切后续优化设计的基础,因而结构拓扑优化能够取得更大的经济效益,对于工程设计具有更重要的意义。本文分别对基于变密度法、渐进结构优化方法和多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化方法及其中的数值计算问题进行了研究,利用大型有限元软件ANSYS强大的前后处理和计算功能，开发了上述三种方法的拓扑优化程序和用户图形界面，分析和优化了结构动态响应，将拓扑优化方法应用于炮塔支架的设计，实现了炮塔的轻量化设计。主要研究内容包括：1。在结构体积和刚度约束下推导了基于变密度方法和优化标准的拓扑优化算法；提出了一种新的灵敏度过滤算法，有效消除了棋盘格和网格在优化过程中的依赖性；利用ANSYS该软件具有强大的前后处理和计算功能，编制了拓扑优化程序，验证了典型算例的准确性，并应用了它...
(本文共146页)
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随着有限元技术与结构优化设计的结合，结构拓扑优化在现代工程中发挥着越来越不可替代的作用。与传统的尺寸和形状优化相比，拓扑优化可以获得更大的经济效益。目前，许多拓扑优化工作仍处于探索阶段。渐进结构优化方法和变密度法是当今连续拓扑优化方法中较为成熟的方法，在各种工程中的应用充分展示了解决实际工程优化设计问题的能力，因此选择变密度法和渐进优化方法作为主要研究对象进行研究。对于变密度法，本文阐述了适合结构拓扑优化的数学模型，在体积约束下采用最小柔度作为目标函数。并选择了有效的解决方准方法，推导迭代格式，并使用MATLAB编程实现。对于渐进优化方法，本文提出了基于双向删除率进化标准和边缘光滑方法的改进方法。MATLAB为了进一步探索拓扑优化在实际工程中的应用，本文以起落架斜撑杆结构为对象。...
(本文共77页)
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结构优化一直是结构工程领域研究的热点。与尺寸优化和形状优化相比，拓扑优化是结构优化中最复杂的研究领域，双向结构渐进优化方法(Bi-directional Evolutionary Structural Optimization,BESO)结构拓扑优化作为一种理论简单、优化效率高的结构拓扑优化方法，其在结构拓扑优化中的重要地位不容忽视。本文综合国内外BESO在法律研究的基础上，对法律进行了总结BESO法律的应用过程；然后在多约束条件下推导出BESO优化方法；然后提出可衡量优化效率的性能指标和稳定的自更新进化率新进化率；研究动态载荷下结构拓扑优化；最后，讨论了如何将上述改进的拓扑优化算法应用于实际工程的结构拓扑优化设计过程。本文的主要工作如下：首先，介绍了双向渐进结构优化方法的基本理论和过程，并利用灵敏度过滤技术解决了棋盘网格和网格依赖性等数值不稳定性问题。在此基础上，介绍了三种基于单约的方法...
(本文共123页)
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结构拓扑优化是在传统优化设计的基础上发展起来的一种高科技技术。它取代了传统的消极校准设计，从根本上改变了结构设计的设计过程。因此，结构拓扑优化方法的研究对结构设计具有重要意义。ABAQUS在有限元软件的基础上，对渐进结构优化方法进行了研究和改进，并将改进方法应用于具体的工程实例中，获得了具有参考意义的轻量级设计方案。渐进结构拓扑优化方法是一种启发性的结构拓扑优化方法，基本思想简单，适应范围广，可通过现有有限元软件实现，不产生0-1之间的中间密度，拓扑形式清晰，具有良好的工程应用前景，因此在国内外得到了广泛的关注和研究。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，发现了其计算过程中的值不稳定现象。提出了一种基于灵敏度的变删除率计算方法，并限制了目标函数的变化，以改善计算过程中的值不稳定性。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...
(本文共57页)
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