骨架與連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的統(tǒng)一映射模型化和最優(yōu)化項(xiàng)目摘要

建立重量為目標(biāo)、多工況下應(yīng)力和位移等結(jié)構(gòu)響應(yīng)量為約束的模型，統(tǒng)一了骨架與連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的表述，使截面、形狀、拓?fù)洹⒉季謨?yōu)化能遵循一致的提法，使連續(xù)體拓?fù)淇朔巳犴樞詾槟繕?biāo)不能處理多工況的困難，為拓?fù)鋬?yōu)化的工程應(yīng)用開(kāi)辟了道路，關(guān)鍵技術(shù)包含獨(dú)立和連續(xù)拓?fù)渥兞?、過(guò)濾函數(shù)、關(guān)系映射反演方法、自適應(yīng)的從連續(xù)到離散變量反演算法 2100433B

采用類桁架材料模型研究勻質(zhì)各向同性帶孔連續(xù)體和離散桿系結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化方法。首先建立拓?fù)鋬?yōu)化類桁架連續(xù)體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)理論上最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？紤]荷載的不確定性避免優(yōu)化結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系。推導(dǎo)類桁架連續(xù)體與勻質(zhì)各向同性帶孔連續(xù)體以及離散桿系結(jié)構(gòu)的離散化誤差關(guān)系。根據(jù)類桁架材料分布，通過(guò)控制離散化誤差，在類桁架連續(xù)體中形成一些空洞，初步形成拓?fù)鋬?yōu)化勻質(zhì)各向同性帶孔連續(xù)體；也可以在類桁架連續(xù)體中選取有限個(gè)桿件初步形成離散桿系結(jié)構(gòu)。對(duì)帶孔連續(xù)體或桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行形狀優(yōu)化最終形成拓?fù)鋬?yōu)化勻質(zhì)各向同性帶孔連續(xù)體和離散桿系結(jié)構(gòu)。類桁架連續(xù)體相對(duì)各向同性材料模型有更大的設(shè)計(jì)空間，可以形成理論上的拓?fù)渥顑?yōu)結(jié)構(gòu)。根據(jù)離散化誤差，將類桁架中連續(xù)分布的桿件通過(guò)凝聚形成孔或離散桿件，并不抑制中間密度，不僅沒(méi)有數(shù)值不穩(wěn)定問(wèn)題，而且可以合理控制結(jié)構(gòu)拓?fù)?，?jì)算效率更高。

介紹了結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程和主要的數(shù)學(xué)模型;分析了目前存在的拓?fù)鋽?shù)值穩(wěn)定性問(wèn)題和這些問(wèn)題的常用處理技術(shù);描述了優(yōu)化準(zhǔn)則法、序列線性規(guī)劃法和移動(dòng)漸進(jìn)線法三種常用的優(yōu)化算法;舉例說(shuō)明了拓?fù)湓O(shè)計(jì)在靜態(tài)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)特性和柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;根據(jù)國(guó)內(nèi)外目前在結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和筆者的科研經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了拓?fù)湓O(shè)計(jì)今后研究的重點(diǎn)內(nèi)容和發(fā)展方向。

朱燈林,陳俊偉,俞潔,馮春玲.結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2005(06):7-11.2100433B