可移动变形杆件结构布局的拓扑优化方法及程序设计研究

发布时间：2023-04-27 05:23

　　近年来不断发展的结构优化技术,可以使得设计的结构材料利用更合理经济、性能更满足要求。而拓扑优化技术作为结构优化中一个特别重要的部分,其主要目的是,可以大大改善结构的布局、性能,以及减少材料的使用,从而带来明显的经济效益,因此,成为学术和工程上研究的热点。最近提出的可移动变形杆件结构布局的拓扑优化方法,不仅可以显式地表达结构,而且具有优化速度快的特点,因此,选择该课题具有重大的研究意义和实际应用价值。本文首先阐述了隐式拓扑优化方法中固体各向同性材料惩罚模型法和水平集法的国内外现状、基本模型和特点,并对这两种方法进行了对比分析;也阐述了显式拓扑优化方法中可移动变形组件方法、几何投影方法、可移动变形杆件结构布局的拓扑优化方法的国内外现状、基本原理和特点,并进行了对比分析。接着,对可移动变形杆件结构布局的拓扑优化方法进行了改进研究,该法是在单元密度和组件化这两种思想的启发下,建立了单元密度函数和相应的优化模型,并采用向量的形式改进灵敏度分析的表达公式。然后,运用Matlab软件,构思规划了逻辑清晰合理的程序导向图,自主设计该改进方法的程序代码,建立合适的function函数模块,并对各个函数模...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 隐式拓扑优化国内外研究现状
        1.2.1 固体各向同性材料惩罚模型法
        1.2.2 水平集方法
        1.2.3 固体各向同性材料惩罚模型法和水平集方法的对比分析
    1.3 显式拓扑优化国内外研究现状
        1.3.1 可移动变形组件方法
        1.3.2 几何投影方法
        1.3.3 可移动变形组件方法和几何投影方法的对比分析
        1.3.4 可移动变形杆件结构布局的拓扑优化方法的研究现状
    1.4 研究框架及内容
第2章 可移动变形杆件结构布局的拓扑优化方法改进研究
    2.1 单元密度函数的建立
    2.2 优化模型的建立
    2.3 灵敏度分析的改进
    2.4 本章小结
第3章 改进方法的程序设计
    3.1 优化步骤及流程
        3.1.1 优化步骤
        3.1.2 程序代码设计流程
        3.1.3 程序设计细节
    3.2 本章小结
第4章 经典算例验证改进方法和程序设计的有效性
    4.1 悬臂梁算例
    4.2 Messerschmitt-Bolkow-Blohm梁算例
    4.3 柔性机构算例
    4.4 本章小结
第5章 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3802954