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景Topology Optimization Strategy of Structural Strength Based on Variable Density Method_1

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Topology Optimization Strategy of Structural Strength Based on Variable Density Method_1

2024-08-26 05:58:41　　点击量：

Fatigue failure of the de Havilland comet I
1
1997
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
基于应力约束的热固耦合连续体结构拓扑优化
1
2019
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
基于应力约束的热固耦合连续体结构拓扑优化
1
2019
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
基于改进的双向渐进结构优化法的应力约束拓扑优化
1
2018
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
基于改进的双向渐进结构优化法的应力约束拓扑优化
1
2018
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
Stress-based topology optimization with discrete geometric components
1
2017
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
A unified aggregation and relaxation approach for stress-constrained topology optimization
1
2017
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
Stress-based design of thermal structures via topology optimization
1
2016
... 复杂工况下的结构设计必须考虑结构在外力作用下应力的分布情况,以避免局部应力过高导致结构失效等问题[1].现代工业的不断发展对具有高比刚度及高比强度结构的需求愈发迫切.结构拓扑优化方法基于最优化理论,结合计算机辅助工程(CAE)技术,自动地设计符合性能要求的工程结构,近年来已作为新兴的结构设计方法在航空航天及汽车等领域的高比刚度、高比强度结构设计中得到了广泛的研究与应用[2,3].目前结构比刚度问题的拓扑优化已得到充分发展,而考虑结构强度的拓扑优化方法仍存在许多问题 [4,5,6]. ...
1
2020
... 基于变密度法的结构拓扑优化方法优化过程中结构拓扑变化灵敏,被广泛应用于实际工程结构的优化设计.但传统基于变密度法的结构强度拓扑优化方法受优化问题非线性影响,结构近似最大单元应力难以准确计算,应力变化趋势难以精准评估[7,8],且优化过程对优化参数的选择较敏感,不易收敛.同时最终优化结果往往存在较多无实际物理意义的灰度单元,后处理前后结构强度性能偏差较大,常需反复试错才能得到符合强度设计需求的结构.Zhou等[9]采用基于单纯复形的结构拓扑优化方法,使用二阶单元划分结构网格,并选取较高应力指数系数以构建结构最大单元应力近似计算公式[10],使优化结果的应力水平得以降低.Lian等[11]采用“结构拓扑开洞-结构形状优化-可变复型网格跟新”的迭代循环方法进行考虑结构应力的拓扑优化,优化结果不存在灰度单元,且优化过程中结构应力水平近似计算较准确. ...
1
2020
... 基于变密度法的结构拓扑优化方法优化过程中结构拓扑变化灵敏,被广泛应用于实际工程结构的优化设计.但传统基于变密度法的结构强度拓扑优化方法受优化问题非线性影响,结构近似最大单元应力难以准确计算,应力变化趋势难以精准评估[7,8],且优化过程对优化参数的选择较敏感,不易收敛.同时最终优化结果往往存在较多无实际物理意义的灰度单元,后处理前后结构强度性能偏差较大,常需反复试错才能得到符合强度设计需求的结构.Zhou等[9]采用基于单纯复形的结构拓扑优化方法,使用二阶单元划分结构网格,并选取较高应力指数系数以构建结构最大单元应力近似计算公式[10],使优化结果的应力水平得以降低.Lian等[11]采用“结构拓扑开洞-结构形状优化-可变复型网格跟新”的迭代循环方法进行考虑结构应力的拓扑优化,优化结果不存在灰度单元,且优化过程中结构应力水平近似计算较准确. ...
Stress-based topology optimization for continua
1
2010
... 基于变密度法的结构拓扑优化方法优化过程中结构拓扑变化灵敏,被广泛应用于实际工程结构的优化设计.但传统基于变密度法的结构强度拓扑优化方法受优化问题非线性影响,结构近似最大单元应力难以准确计算,应力变化趋势难以精准评估[7,8],且优化过程对优化参数的选择较敏感,不易收敛.同时最终优化结果往往存在较多无实际物理意义的灰度单元,后处理前后结构强度性能偏差较大,常需反复试错才能得到符合强度设计需求的结构.Zhou等[9]采用基于单纯复形的结构拓扑优化方法,使用二阶单元划分结构网格,并选取较高应力指数系数以构建结构最大单元应力近似计算公式[10],使优化结果的应力水平得以降低.Lian等[11]采用“结构拓扑开洞-结构形状优化-可变复型网格跟新”的迭代循环方法进行考虑结构应力的拓扑优化,优化结果不存在灰度单元,且优化过程中结构应力水平近似计算较准确. ...
On fully stressed design and p-norm measures in structural optimization
1
2017
... 基于变密度法的结构拓扑优化方法优化过程中结构拓扑变化灵敏,被广泛应用于实际工程结构的优化设计.但传统基于变密度法的结构强度拓扑优化方法受优化问题非线性影响,结构近似最大单元应力难以准确计算,应力变化趋势难以精准评估[7,8],且优化过程对优化参数的选择较敏感,不易收敛.同时最终优化结果往往存在较多无实际物理意义的灰度单元,后处理前后结构强度性能偏差较大,常需反复试错才能得到符合强度设计需求的结构.Zhou等[9]采用基于单纯复形的结构拓扑优化方法,使用二阶单元划分结构网格,并选取较高应力指数系数以构建结构最大单元应力近似计算公式[10],使优化结果的应力水平得以降低.Lian等[11]采用“结构拓扑开洞-结构形状优化-可变复型网格跟新”的迭代循环方法进行考虑结构应力的拓扑优化,优化结果不存在灰度单元,且优化过程中结构应力水平近似计算较准确. ...
Stress-based shape and topology optimization with the level set method
1
2018
... 基于变密度法的结构拓扑优化方法优化过程中结构拓扑变化灵敏,被广泛应用于实际工程结构的优化设计.但传统基于变密度法的结构强度拓扑优化方法受优化问题非线性影响,结构近似最大单元应力难以准确计算,应力变化趋势难以精准评估[7,8],且优化过程对优化参数的选择较敏感,不易收敛.同时最终优化结果往往存在较多无实际物理意义的灰度单元,后处理前后结构强度性能偏差较大,常需反复试错才能得到符合强度设计需求的结构.Zhou等[9]采用基于单纯复形的结构拓扑优化方法,使用二阶单元划分结构网格,并选取较高应力指数系数以构建结构最大单元应力近似计算公式[10],使优化结果的应力水平得以降低.Lian等[11]采用“结构拓扑开洞-结构形状优化-可变复型网格跟新”的迭代循环方法进行考虑结构应力的拓扑优化,优化结果不存在灰度单元,且优化过程中结构应力水平近似计算较准确. ...
Combined shape and topology optimization for minimization of maximal von Mises stress
2
2017
... 基于变密度法的结构拓扑优化方法优化过程中结构拓扑变化灵敏,被广泛应用于实际工程结构的优化设计.但传统基于变密度法的结构强度拓扑优化方法受优化问题非线性影响,结构近似最大单元应力难以准确计算,应力变化趋势难以精准评估[7,8],且优化过程对优化参数的选择较敏感,不易收敛.同时最终优化结果往往存在较多无实际物理意义的灰度单元,后处理前后结构强度性能偏差较大,常需反复试错才能得到符合强度设计需求的结构.Zhou等[9]采用基于单纯复形的结构拓扑优化方法,使用二阶单元划分结构网格,并选取较高应力指数系数以构建结构最大单元应力近似计算公式[10],使优化结果的应力水平得以降低.Lian等[11]采用“结构拓扑开洞-结构形状优化-可变复型网格跟新”的迭代循环方法进行考虑结构应力的拓扑优化,优化结果不存在灰度单元,且优化过程中结构应力水平近似计算较准确. ...

... 为了验证上述方法的合理性与一般性,以图12所示的Portal结构[11]作为验证实验的优化对象.采用边长为1 mm的二阶正方形单元对该结构进行网格划分,结构左下角5个节点的所有自由度固定,右下角5个节点仅固定竖直方向的自由度,大小为5 N的力平均作用在结构顶部中间5 mm范围的节点上.采取与L型梁算例相同优化参数设置构建对比实验,设计结果的最大单元Von Mises应力变化曲线如图13~15所示. ...
Length scale and manufacturability in density-based topology optimization
2
2016
... 基于变密度法的结构强度拓扑优化研究一直以来是工程应用关注的对象和学界的研究热点.本文基于固体各向同性材料惩罚(SIMP)法,对以结构体积为约束,最小化结构最大应力的拓扑优化问题进行研究[12].其优化列式可表述为 ...

... 针对上述具有较高非线性的结构应力优化问题,本文采用移动渐近线(MMA)法 [16]作为优化器对其进行寻优.优化器中设计变量变化阈值(ML)表征每次优化迭代中各设计变量的变化范围,亦即优化算法中的搜索步长[12], 其同p-norm法的p和投影函数的β耦合,综合影响优化过程的稳定性和收敛性.本文基于式(1)的优化模型,通过控制变量法对上述3个主要优化参数的影响规律进行研究. ...
Stress-based topology optimization of continuum structures under uncertainties
1
2017
... 本文采用Von Mises屈服准则进行单元应力计算[13,14],并构建如下所示的类SIMP法单元应力插值函数,以解决单元应力奇异性问题: ...
Topology optimization for microstructural design under stress constraints
1
2018
... 本文采用Von Mises屈服准则进行单元应力计算[13,14],并构建如下所示的类SIMP法单元应力插值函数,以解决单元应力奇异性问题: ...
Mixed projection- and density-based topology optimization with applications to structural assemblies
1
2020
... 式中: ρ ^ e为投影后的单元密度;投影阈值μ通过二分法求得,以保证投影前后结构体积不变.采用上述处理方法,结构内灰度单元得以消除,但结构构型也随之发生改变.这一现象对结构刚度影响不大,但可能在结构边界上产生尖角、凹陷或使结构断裂等,常导致后处理前后优化结果强度性能发生较大偏差.针对该问题,本文采用如下基于过滤-投影的结构参数化方法,即在优化过程中对 ρ - e采用如下的连续投影函数[15],使 ρ ^ e向0或1逼近: ...
The method of moving asymptotes: A new method for structural optimization
1
1987
... 针对上述具有较高非线性的结构应力优化问题,本文采用移动渐近线(MMA)法 [16]作为优化器对其进行寻优.优化器中设计变量变化阈值(ML)表征每次优化迭代中各设计变量的变化范围,亦即优化算法中的搜索步长[12], 其同p-norm法的p和投影函数的β耦合,综合影响优化过程的稳定性和收敛性.本文基于式(1)的优化模型,通过控制变量法对上述3个主要优化参数的影响规律进行研究. ...

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