多工况应力约束下连续体结构拓扑优化映射变换解法

针对多工况连续体结构拓扑优化常见模型中存在的目标函数非连续性 ,基于独立连续拓扑变量概念及映射变换方法 ,建立了多工况应力约束下连续体结构拓扑优化新的连续模型 .考虑多工况结构拓扑优化中“荷载病态”现象 ,提出应用荷载加权系数的单元删除准则及分层优化算法求解 .算例验证了本文方法的正确性和高效性     

多工况应力约束下的连续体结构拓扑优化映射变换解法

针对多工况连续体结构拓扑优化常见模型中存在的目标函数非连续性,基于独立连续拓扑变量概念及映射变换方法,建立了多工况应力约束下连续体结构拓扑优化新的连续模型,考虑多工况结构拓扑优化中“荷载病态”现象,提出应用荷载加权系数的单元删除准则及分层优化算法求解,算例验证了本文方法的正确性和高效性。     

桁架结构拓扑及截面尺寸优化设计方法

为克服传统基结构设计方法对最优解的束缚,实现桁架结构的拓扑布局及尺寸优化,提出了将连续体与离散杆系相结合的桁架结构优化设计方法。从连续体出发,基于SKO连续体拓扑优化方法得到了最优拓扑布局;以二值图像细化算法为基础,提出了基于有限单元8邻域网格模型的骨架提取算法,通过剥离冗余单元,得到了连续体拓扑优化结果的中心传力骨架;以单元主应力为判据,精确找到骨架中的关键点,并连接关键点形成了初始桁架结构;基于拉格朗日乘数法和KuhnTucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构体积为约束条件,结构柔度为目标函数,建立了桁架结构杆件尺寸优化的数学模型,并推导出其优化迭代准则。最后,以一悬臂结构为例对该优化方法的应用进行了说明,并使用一经典算例与其他文献中的方法进行了对比,结果表明:该优化方法得到的桁架结构具有优化的拓扑构型和力学特性,杆件布局、尺寸合理,应力均匀。     

塔式起重机臂架周期性拓扑优化设计

为实现塔式起重机臂架桁架结构腹杆的布局优化,提出了基于连续体拓扑优化的桁架结构优化设计方法.首先去除起重臂腹杆,用腹板代替,同时为克服臂架细长难以进行拓扑优化的特点,将起重臂划分为若干个优化周期,建立臂架的周期性板梁优化模型;然后使用周期性SKO(soft kill option)方法对腹板进行连续体拓扑优化,优化中使用温度过滤函数消除棋盘格式现象,得到优化的腹板拓扑构型;最后使用有限单元8-邻域网格模型骨架提取算法得到腹板拓扑的中心骨架进而得到优化的腹杆布局.选取QTZ63塔式起重机最大幅度、最大起重量和最大应力3种典型工况作为优化工况,并考虑起升动载荷、风载荷及惯性载荷进行优化设计.基于3种典型工况,从强度、刚度、稳定性方面对原臂架和优化臂架进行了对比分析,验证了优化方法的有效性.     

基于RAMP模型的ICM连续体拓扑优化方法

基于RAMP插值函数和独立连续映射(ICM)法,提出了一个新的拓扑优化模型. 模型采用不同参数RAMP插值函数对单元体积和单元刚度阵进行过滤识别. 与SIMP插值函数下的ICM拓扑优化模型相比,仅一、二阶导数表达式不同,拓展了优化建模方法并保证了优化求解算法的一致性. 通过拓扑优化数值算例对不同模型参数下的拓扑优化结果进行了对比分析. 结果表明,该方法适用于连续体拓扑优化建模.     

离散体结构拓扑优化综述

本文分析了离散体结构拓扑优化的尺寸、独立拓扑变量及布局优化模型，讨论了基结构在工程设计和实际应用方面的缺陷及解决方法，评述了离散体结构拓扑优化的求解算法，简单介绍了离散体结构拓扑优化在实际工程中的应用，对拓扑优化的进一步理论研究、实际应用、软件开发做出了展望。     

基于可靠性的结构动态拓扑优化方法

实际工程结构设计往往在确定性范畴内进行,所得结构存在较大失效可能性.基于此,提出一种基于可靠性的连续体动态拓扑优化方法,将结构可靠性分析方法嵌套到连续体拓扑优化中.考虑了结构几何尺寸和材料体积的不确定性,并用高斯分布来度量.将结构可靠度作为约束嵌套到连续体拓扑优化中,属于二次嵌套优化问题,但计算效率低下,不适于工程应用.提出一种解耦策略将结构可靠性分析从连续体拓扑优化中解耦出来,使结构可靠性分析与动态拓扑优化为两个独立的优化循环,大大提高了计算效率.建立以结构基频最大为优化目标,满足一定体积约束和可靠度要求的优化问题,利用各向同性材料惩罚模型(SIMP)和移动渐进方法(MMA)求解该优化问题.所提方法可以得到满足不同可靠度要求的一系列最优结构,并用标准算例验证其有效性.     

基于节点密度法的连续体结构拓扑优化结果提取

研究影响拓扑优化结果提取的各类因素及解决方法.基于节点变密度法建立连续体结构拓扑优化模型,连续密度场在结构拓扑数学描述上抑制了棋盘格现象.采用密度过滤技术进一步提高密度场的连续性和光滑性,从而消除了网格依赖性现象.密度-弹性模量惩罚措施及两步过滤策略减少了中间密度节点数目并消除图像扩散现象.拓扑优化密度云图输出方式得到光滑的轮廓边界.通过二维经典拓扑优化数值箅例验证了方法的正确性.     

基于SIMP方法微电容加速度计结构固有频率拓扑优化

基于连续体结构拓扑优化的SIMP材料插值模型,以叉指式微电容加速度计弹性梁和质量块的一阶固有频率最大化为目标函数,以体积比作为约束条件,建立了弹性梁和质量块的拓扑优化模型。采用优化准则算法进行迭代求解计算。获得了满足不同体积约束并使一阶固有频率最大的微电容加速度计弹性梁和质量块的多种拓扑优化结构,其中28%体积比约束下的拓扑优化结构与其初始结构相比,一阶固有频率提高了3 330 Hz,提高比例达46.4%。计算结果表明通过构建的拓扑优化模型及优化求解方法可以较好地解决微加速度计频响范围过窄的问题。     

基于HCA的改进收敛准则优化算法研究

为了抑制拓扑优化中出现的灰度单元现象,通过引入范数理论的概念,提出了一种新的针对连续体结构的收敛准则算法.采用变密度法,建立SIMP材料插值模型和基于元胞自动机的拓扑优化数学模型,以结构的应变能密度均匀分布为优化目标.通过经典的二维数值算例,证明该收敛准则法在结构拓扑优化中的正确性和可靠性.     

基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模算法

为了建设城市地下空间三维GIS，解决城市地下隧道的三维建模问题，提出一种基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模方法，详细讨论了交互式三维隧道建模的各个步骤以及交互控制、空间计算和三角剖分等算法，并以一个正在开展的三维城市GIS项目为基础，介绍了交互式三维隧道建模方法的应用。实践证明，交互式三维隧道建模方法相比传统方法操作更为方便，能够提高城市地下空间三维GIS的工作效率。交互式三维隧道建模方法将为基于三维城市GIS技术的城市空间信息化工作提供重要的技术支撑。     

基于FFT的重力正反演方法及其在漠河盆地油气远景预测中的应用

基于快速傅里叶方法原理改进了Parker和Oldenburg提出的重力数据二维及三维的正反演方法,通过对一组模型使用改进前及之后的两种方法进行验算,结果表明该方法在三维重力异常正演计算及三维深度反演计算中均取得了较好的效果。将该方法应用于漠河盆地的基底深度反演中,并综合前人论文资料及先验信息,将漠河盆地划分为四个构造单元。并通过详细分析,预测了漠河盆地的油气远景区。     

1.5维逆散射级数法消除海上地震勘探资料中的鬼波

针对传统2维逆散射方法计算量大、对观测系统要求高等问题, 将2维逆散射级数方法降维, 得到1.5维逆散射级数消除鬼波的算法。资料处理结果表明, 1.5维方法减少了计算量, 降低了对观测系统的要求, 不需要地下介质信息以及子波估计, 适用于各种复杂的介质情况和低信噪比数据, 可以有效地消除海上地震资料的鬼波, 提高分辨率, 补偿陷波频率处的能量, 提升地震资料的低频成分。     

一类新的网络游戏场景3D障碍信息表达方案

针对传统网络游戏的2D场景向3D场景演化过程中游戏服务器所面临的障碍信息存储和访问的技术难题,提出伪3D和真3D 2种解决方案。伪3D方案通过对原2D方案的数据结构和寻路算法进行扩展,在2D数据逻辑基础上实现3D游戏场景。真3D方案将原2D场景的数据存储方案在纵向维度上完全扩展,再应用RLE压缩算法,解决纵向扩展带来的数据膨胀问题,同时兼顾访问效率。研究结果表明:伪3D方案适用于非完全自由、有限层可表达的3D场景,完全兼容原2D数据存储格式、寻路算法及功能模块接口,具有开发周期短、实施成本低的优势;真3D方案适用于完全自由、无限层可表达的3D场景,能够满足复杂的3D场景需求,并在空间效率和时间效率方面取得了较好平衡,可实现大型3D网络游戏场景障碍信息高效表达及访问的需要。     

A wireframe model-based method for automated internal design

This paper proposes a wireframe model-based method for automated internal design. The method is used to extract geometric structure of an internal wireframe model and find out all loop structures of furniture models. The wireframe models are classified as the multiple independent sub-models according to the geometric structure by statistical analysis. The corresponding models are selected from a 3D model database to build an internal scene based on characteristic points of furniture wireframe models. In the experiments 3D database via manually selected 268 3D furniture models from Google 3D warehouse is built up. The experiments show that the method can construct 3D scenes in 1.1×103 ms. This method costs less time compared with traditional hierarchical method and depth-sensing camera method in the same experimental conditions. The method can be also used for 3D visualization either with complex backgrounds.     

解矩阵方程AX＋YB=D与AX＋XB=D的迭代方法

讨论了矩阵方程ＡＸ＋ＹＢ＝Ｄ与ＡＸ＋ＸＢ＝Ｄ的迭代算法，给出了算法收敛的充分必要条件，最后编制了实例在计算机上进行了验证     

金属三维塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术

将无网格伽辽金法(EFGM)与三维刚(粘)塑性流动理论相结合,对EFGM在金属三维塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究.分别采用边界奇异权法和修正的罚函数法处理速度边界条件和体积不可压缩条件,采用反正切摩擦模型处理摩擦边界条件,推导了金属三维塑性成形过程EFGM法数值模拟的刚度方程,给出了关键算法.对长方体金属镦粗过程进行了数值模拟,并将数值结果与三维刚塑性有限元体积成形商品软件Deform3D计算结果作了比较.发现两者吻合良好,表明了本文方法的正确性和有效性.     

光栅投影式测量点云数据的曲面重构技术

提出了一种通过光栅投影式测量方法所得结果来获取新的按明暗变化规律分布的三维点群方法．它包括对被测物体进行三维几何模型重构、对被测物体的普通图像进行抖动处理以及将抖动所得图像中的白色像素点向重构的曲面进行投射三个主要步骤．分析了该方法面临的关键问题——线状分布原始三维测量点的曲面重构，提出了一种基于线状分布原始三维测量点的三角片几何模型重构算法，算法简单，可以确保生成性状良好的三角片对曲面进行拟合，并且能够避免出现曲面裂口，从而使曲面连续、光顺．     

真三维影像的编解码和几何校正方法研究

通过介绍真三维显示模型，解释了基于可视体素的显示技术.针对LED真三维显示分辨率较低的问题，采用光投影阵列的真三维显示方案，结合真三维显示固有的连续图像的特性，研究了真三维编解码算法，建立了基于光线追踪的几何校正模型.实验证明，该方法可构建实用的高分辨率真三维显示器，同时能够展示准确的物体.     

一维子空间的三维重建方法

为了从图像序列中恢复三维物体,假设相机为正投影模型,提出了一种基于一维子空间的三维重建方法.利用所有图像序列构成的行向量生成的子空间之和与三维空间点构成的行向量生成的子空间是同一线性子空间、同时由所有图像点构成的2个行向量外加一个行向量就可以组成该子空间的一个基底的特性,线性地求取子空间中的行向量,最后完成三维重建.模拟和真实实验结果表明,该重建方法具有鲁棒性好、重投影误差小等优点,而且能够将图像平等地对待.