折板结构的拓扑优化设计

从工程实际出发，引用一种折板结构代替板肋结构〔１〕，并应用折板结构的力学特性，建立了约束隐函数同几何设计变量的近似关系式．结合可行方向法的思想，提出一个不必对约束隐函数求偏导数，不必求解线性规划的优化算法，有效地解决了该类结构的拓扑可调优化问题．应用实例表明，算法的优化效果良好     

拓扑优化中两类不同优化数值算法的研究

分析了适用于拓扑优化计算中的两种不同优化数值算法，推导了基于材料密度方法的优化准则法公式和移动渐进优化算法的求解公式．将两类算法分别应用于求解拓扑优化问题，给定了拓扑优化中两类算法的不同适用范围．     

并行进化算法及其在航空工程优化问题中的应用

提出了用于加速气动力形状优化过程的分级型Nash基因算法．分级型算法可以看作是并行基因算法的特例，后者使用了互相联系但独立进化的子群的概念．本文在并行基因算法中引入多层分级拓扑结构以提高算法的收敛性．这种拓扑结构混合使用不同精度的模型，低精度模型用于探索搜索空间，高精度模型用于对准优解进行提纯．将此方法与Nash博弈相结合，构造了多目标优化算法，并应用于气动力优化问题．针对喷管反设计问题与多段翼型高升力优化问题，在计算机集群并行环境下进行了计算，结果表明本文的算法具有较高的加速收敛特性．     

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。     

连续体结构拓扑优化设计的ICM方法

基于独立连续拓扑变量及映射变换（ＩＣＭ）的拓扑优化方法应用于连续体结构,建立了统一的以重量为目标、考虑应力约束的连续体结构拓扑优化模型．提出基于综合评价的高效单元删除准则及算法．给出的经典的二维和三维连续体结构拓扑优化算例表明,这种统一的模型由骨架结构发展到连续体结构的拓扑优化也是成功的．该方法具有算法简单、收敛速度快和稳定性好等优点     

液压机下横梁结构拓扑的进化结构优化

针对传统的形状尺寸优化方法难于获得全局最优解的问题,应用基于应力突变率的双向进化结构优化(BESO)算法对传统三梁四柱式液压机下横梁进行结构拓扑优化,分析进化历程和参数指标.算法实现了液压机下横梁最优结构拓扑和形状尺寸优化的一致,获得了合理的液压机下横梁新型拓扑结构.有限元分析对比表明,新结构实现了结构最大应力最小化和应力分布均匀化,提高了材料利用率.     

桁架结构拓扑优化设计的模拟退火算法

研究了平面桁架结构拓扑优化设计的模拟退火算法．构造了一个双重控制Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ准则处理应力约束,提出了一个基于力平衡的启发式准则,以实现优化过程中单元的自动增删．算例表明,该方法能够克服桁架结构拓扑优化中因存在非凸星形可行域而造成的拓扑优化求解困难．     

基于复杂约束拓扑优化的负泊松比超材料设计

针对现阶段超材料拓扑优化设计在飞行器设计领域存在的微观尺度上难以制造和宏观尺度上不具有周期性的问题，提出了一种宏观尺度下的超材料拓扑优化设计方法，分别应用优化准则法和移动渐近线法进行了指定泊松比约束的超材料拓扑优化设计，得到了在横向、纵向两个方向上的泊松比都满足约束的负泊松比超材料，并对两种优化算法的设计结果进行了对比分析.针对拓扑优化得到的胞元构型，建立了理论模型和有限元模型，对拓扑优化结果的力学性能进行验证.经理论模型和有限元模型计算，拓扑优化设计结果的泊松比满足设计要求，证明了宏观尺度拓扑优化方法设计负泊松比超材料的有效性.     

离散变量板壳结构拓扑优化设计及其应用

将包含两类变量的桁架结构拓扑优化设计的概念及求解离散优化的相对差商法进一步推广到由板壳单元组成的板壳结构的拓扑优化，建立了包含两类变量的板壳结构拓扑优化设计模型，并采用相对差商算法进行求解．最后给出了一个特种车起竖油缸支撑横梁拓扑优化的工程实例．     

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     

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究

通过三维动力学有限元建立了复合材料蜂窝夹芯板在低速冲击作用下的渐进损伤分析模型。该模型中将蜂窝夹芯等效为均匀的正交各项异性材料。采用基于应变的Hashin三维失效准则和Yeh分层失效准则对面板损伤进行判断。使用部分刚度折减对损伤材料性能进行退化。利用用户子程序将损伤判据和刚度折减方案引入到ABAQUS软件中。模拟了复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤渐进过程,并与试验结果进行验证。证明了该方法的合理性,最后讨论了各种参数对冲击响应和冲击损伤的影响。     

窄带高反膜的研究

结合ｎ≈ｋ的超薄金属膜，Ｆ－Ｐ干涉滤光膜及高反Ａｇ膜的光学特性提出了设计窄带高反膜的一种新方法，给出了可见光区的窄带高反膜的膜系结构，定理地分析了膜系的反射率，反射峰值，反射半波带宽等光谱反射特性，实验证实了理论设施和分析。同时，还提供了设计非可见光波段的窄带高反滤光片的方法。     

汽车用防声材料的SEA参数预测

声学特性的预测工具已经被应用于计算声音包对声腔阻尼的影响.文中基于转移矩阵法,提出一种能够预测多层结构防声材料声学特性的方法.该方法通过考虑绝缘部分与结构的非均匀特性,允许在统计能量分析SEA软件外计算多层绝缘元件的数量.将该方法用于预测修正元件的传播损耗,结果表明预测结果和实验结果符合较好.     

非晶硅磷掺杂效率分析的新方法

介绍一种分析ａ－Ｓｉ掺杂效率的新方法。该法能够很好地解决ａ－Ｓｉ全掺杂范围内掺杂浓度和掺杂效率的计算问题，简便易行，为ａ－Ｓｉ掺杂性能研究和器件设计制造提供可靠的掺杂浓度和掺杂效率值。     

在建钢筋混凝土结构质量的可靠性控制

有关资料表明,在建钢筋混凝土结构质量事故在其全寿命过程结构质量事故中占有较大比例．为了寻求控制这种状况持续的有效方法,提出了在建结构构件和材料性能的动态质量控制方程式,将现行规范中给出的结构构件和材料性能质量控制方程式与该式配合使用,实现结构构件和材料性能的全过程完整质量控制．     

高声压激励下多孔金属材料的吸声性能数值计算

在Wilson数值方法的基础上,推导得到了多孔材料的声导纳率方程;采用标准四阶龙格库塔算法,构造了一种高声压激励下的多孔金属材料吸声性能数值计算方法.算例表明:该方法能够克服Wilson方法中计算网格长度需按照指数分布来划分的不足,采用较少的计算网格数同样能够较好地对多孔金属材料的吸声性能进行计算.研究还表明,入射波声压级的高低对多孔金属材料吸声性能有一定的影响,在无空气层的情况下,声压级对材料归一化表面声阻率的影响较大,对归一化表面声抗率的影响相对较小,而在有空气层时,高声强非线性对声抗率的影响渐趋显著.     

柴油机曲轴的随机应力分析

针对曲轴的结构形式和受力状况,在三维边界元的基础上,提出了三维随机边界元法的数学模型,编写了计算程序．考虑了材料物性和载荷的随机性,对曲轴的应力进行了统计分析,算例所得结果可靠,并为曲轴的改进设计提供了依据．     

功能梯度材料中的无网格局部径向点插值法

提出一种新的无网格局部径向点插值法来分析功能梯度材料．这种无网格方法采用径向基函数耦合多项式基函数来近似试函数,采用Heaviside函数作为加权残值法中的权函数．构造成的形函数具有Kronecker Delta性质,不再需要额外的处理来施加本质边界条件．若不考虑体力,则所形成的整体刚度矩阵只包含局部边界积分,而不包含局部域积分和奇异积分．在计算过程中,取局部边界积分中的高斯点的材料参数来模拟问题域材料特性的变化．结果表明,这是一种真正的无网格方法,具有模拟简单,计算精度高等优点．     

基于一种新的应力准则的渐进结构优化方法

根据工程优化设计中最关注的材料利用率和最大应力最小化问题，引入且导出了应力评估参数，并基于此参数和单元的应力水平，提出了一种新的应力准则．该方法能有效缓解在删除无效材料时可能导致的应力集中．用两种不同方法对悬臂梁进行了优化设计，实例说明这一方法比传统的基于应力的渐进结构优化方法更为有效．     

C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能分析

复合材料因性能独特而备受关注,但其自身结构复杂且受到诸多因素的影响,因而对其摩擦学性能的研究仍有待进一步加强。为了对比不同摩擦配副对C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能的影响,以C/SiC复合材料为研究对象,运用销盘摩擦学试验方法,研究了C/SiC复合材料与45#钢以及C/SiC复合材料与ZrO₂材料摩擦配副的摩擦学性能,采用三维形貌仪等仪器对C/SiC复合材料摩擦后的表面进行表征分析,研究其摩擦后的表面质量及其储油性能。结果表明,C/SiC复合材料与45#钢磨损剧烈,摩擦后表面储油性能严重下降;其与ZrO₂对磨则摩擦系数较低,磨损量较小,摩擦后的表面仍保持了较好的承载性能及储油性能,是一种良好的摩擦配副。研究结果为拓展C/SiC复合材料的应用及揭示其摩擦学特性提供了有力支撑。