基于HyperWorks/OptiStruct的辐射制冷支撑结构拓扑优化设计

辐射制冷器是一种通过向空间环境辐射热量而获得冷量的被动制冷装置,具有寿命长、无功耗、无干扰等突出优点,因此广泛应用于红外探测系统。辐射制冷器支撑结构的设计是总体设计中的关键。基于HyperWorks/OptiStruct平台并结合拓扑优化技术完成了辐射制冷器支撑结构的设计,最终的设计结果为结构基频95Hz,辐射制冷器中心对安装底面的频响放大倍数最大值为3.7,满足系统要求。     

结合拓扑分析进行平面连续体拓扑优化

避免目前平面连续体结构拓扑化过程中经常出现的单元铰接以及“棋盘格”等现象,研究了边疆体结构拓扑优化过程的拓扑分析方法,以及在计算机上实现的简便算法,根据代数拓扑理论,单元及连续体的边 作为1－复形进行运算,利用图论中的邻接向量概念,在计算机上实现了结构的拓扑描述及在扑运算,得到了结构在拓扑演化过程吵的拓扑特性,方法简单,可靠,在一定的拓扑约束下,根据应力分析结果,采用删除单元,单元退化,移动节点等方法,可以用较少单元得到更为满意的结果,提高计算效率,为演示方法的有效性,给出几个包括常见经典问题的解答。     

基于整车虚拟样机的车体结构拓扑优化

基于整车零部件几何模型,结合车体的有限元网格划分及模态分析,构建履带装甲车辆刚柔混合虚拟样机,进行典型工况下的多体动力学仿真分析,输出若干关键时间点车体承受的荷载.利用有限元分析技术将荷载加载到车体有限元模型上,对车体进行结构力学分析和多荷载步拓扑优化.根据拓扑优化结果修改车体局部结构,并重新构建虚拟样机模型再次进行仿真分析,将应力和变形分析结果与原仿真结果进行比较.结果表明,结合动力学仿真和有限元分析进行结构拓扑优化,可以改善关键零部件的力学性能,提高刚强度,为改善装甲车辆的结构性能提供了一种有效方法.     

干片式制动器支撑结构的拓扑优化方法

提出了一种干片式制动器支撑结构的拓扑优化设计建模方法.基于变密度法,以支撑结构关键控制点位移最小为目标函数,建立了优化模型.通过设定关键点与其对应目标坐标之间的距离最小达到控制支撑结构关键位置变形的目的.采用关键点的权重因子来突出优化目标的主次关系.分析了三种不同设计域情况下支撑结构的拓扑构型,研究了约束条件对拓扑结构的影响规律.支撑结构优化支柱表现为一个复合孔槽结构,右下角为类三角形的通孔并且在外表面为较大的浅槽结构.结果表明在体积减少量增加的情况下,支撑结构的最大变形和最大应力会随之增加.在最大变形不变情况下,体积减少了10.2%;在体积相当的情况下,最大变形减少了9.4%;在体积减少6.0%的情况下,最大变形减少了4.1%.      

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.     

结构拓扑及参数优化研究的发展

首先介绍了关于结构优化的基本问题,然后按其分类方式阐述了各种优化方法的研究现状,最后对结构拓扑优化中的常用算法及其常见的数值不稳定现象进行了分析.     

基于拓扑优化的新型桁架式牛腿构建方法及受力性能分析

后置牛腿结构在既有建筑加固改造中应用广泛,为了获得更加轻质高效的新型牛腿结构,本文在现有“Π形”钢牛腿结构基础上利用拓扑优化技术构建一种桁架式牛腿结构,并进行了受力性能分析.首先利用Solidworks建立“Π形”钢牛腿模型,运用simulation模块对模型进行了拓扑优化,然后基于优化生成的轮廓,在其下部设置人字形支撑,利用Solidworks再次绘图,并对其尺寸进行优化从而构建新型桁架式牛腿模型.最后对新构建的桁架式牛腿结构进行了有限元分析,并和“Π形”钢牛腿结构进行了对比讨论.结果表明,新型桁架式牛腿的材料用量仅为“Π形”钢牛腿的57.3%,并且抗扭转能力更强、应力分布更均匀.     

加设支撑九层板柱结构的动力分析

板柱结构抗震性能较差,为了提高其抗震性能,提出了一种加设支撑的板柱结构体系,讨论其动力性能,并对其进行了加速度反应谱分析,与原结构及加设剪力墙的结构进行对比,效果较好。     

考虑抗震性能的低层轻钢密柱框架支撑拓扑优化

提出了一种新思路,用于得到抗震性能优良的带支撑框架。首先,对低层轻钢框架进行非线性动力时程分析,通过对结构的最大地震效应进行静力等效,获得地震作用的水平等效静荷载。其次,将水平等效荷载与竖向荷载进行组合,利用BESO（双向渐进结构优化）方法对一榀密柱框架进行支撑分布的拓扑优化,得到一种应力分布较均匀且抗震性能优良的带支撑框架。优化中,梁柱位置单元保持不变,通过单元增减的双向进化获得传力骨架,再用等截面杆件将该骨架重构成带支撑框架。同时,利用由优化结果得来的结构概念设计多种密柱框架支撑分布方案。最后,以顶点侧向位移为性能指标,通过非线性动力时程分析,比较了这些带支撑框架的抗震性能。结果表明,拓扑优化得到的带支撑框架性能优于通过结构概念得到的带支撑框架。据此,给出了低层轻钢建筑密柱框架支撑分布的设计建议。     

应力流驱动的结构拓扑优化

以应力流作为结构优化的控制函数，通过建立以图形和有限元网格模型相对应的结构描述，采用删除低应力区域结构的自适应方式，实现结构的拓扑变化和几何模型生成，所提方法具有扩展性和应用价值，完成结构形式遍历，为结构优化设计作有益的尝试。     

考虑材料非线性的结构拓扑优化研究综述

结构拓扑优化作为结构设计的重要组成部分,正变得越来越重要.目前国内外学者对结构拓扑优化的研究仍主要局限于材料的线性变形范围,但实际许多工程结构都会产生材料非线性响应,如设计在一定地震载荷下坏而不倒的房屋结构,此时要得到更加符合实际的拓扑构型,就需要考虑材料非线性进行结构拓扑优化设计.笔者对材料非纯属结构拓扑优化研究进行了综述,并提出了展望.     

异形柱结构体系的应用及设计

随着社会的发展和商品房制度的不断完善,我国的房地产行业进入了前所未有过的繁荣和发展时期。为了更好的解决工程造价和购房业主在使用功能上越来越严格的要求之间的矛盾,异形柱结构体系便应运而生,它很好的满足了框架结构在住宅设计中的多种需求。     

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。     

某桁架式桥梁检测车垂直臂刚架结构的拓扑及尺寸优化

以某桁架式桥梁检测车垂直臂为研究对象,利用ANSYS参数化设计语言建立了该垂直臂的三维实体参数化有限元模型,选择了三种典型工况对垂直臂进行了有限元静力结构分析。采用面面接触单元来模拟垂直臂与连接架滑块之间的滑动副,准确计算了垂直臂与滑块间的受力和变形情况。分析了垂直臂主管臂厚、弦杆臂厚以及拓扑结构参数弦杆分布密度对其强度、刚度的影响,为提高垂直臂构件的力学性能提供了理论依据。基于分析结果,选出了垂直臂的最佳几何构型并应用于实际产品。     

考虑气动-结构耦合的机翼三维结构拓扑优化方法

针对机翼三维结构拓扑优化方法在工程实际应用中的气动-结构耦合问题,开发了一种在机翼翼型表面直接加载气动载荷的三维拓扑优化方法。用更接近真实工程的约束和载荷条件进行结构拓扑优化,便于考虑不同翼型之间气动载荷的差异,并兼顾拓扑优化方法的载荷敏感性;利用MATLAB编写自动网格划分、施加约束和载荷、求解优化的结构分析程序,实现气动-结构分析统一模型;最后通过实例验证了方法的可行性及有效性。结果表明该方法为载荷敏感的拓扑优化方法更精确得到符合实际工况的优化结果提供了一种实用的方案;并对于气动-结构耦合三维拓扑优化方法进行了原理性的探索研究。     

一种水上电动飞机支撑结构分级优化方法

针对某水上电动飞机浮筒支撑杆稳定性和装备预留空间的问题,分别从拓扑,尺寸,形状3个方面进行分析,设计一种轻量化且有良好气动外形的支撑结构.首先在已有飞机载荷与设计区域大小的情况下,基于拓扑优化方法对支撑架的包络空间进行迭代计算,得到最优传力路径,获取合理的节点位置和杆件连接方式.其次在ANSYS和iSight中采用多岛...     

结构拓扑优化的发展历程与展望

本文回顾了结构拓扑优化设计的发展概况,进而总结了离散变量结构的拓扑优化和连续体结构的拓扑优化的情况,并对结构拓扑优化的发展方向提出了展望。     

异形柱框架结构设计及工程实例

介绍了异形柱框架结构的设计原则和方法,通过具体工程实例,提出了北方地区采用异形柱框架结构设计时采取的一些方法。     

利用二次灵敏度的渐进结构频率优化算法

针对标准渐进结构优化方法用于频率优化时难以达到计算效率和准确性之间的平衡,提出了二次灵敏度的概念,给出其计算公式,并且提出了一种利用二次灵敏度的频率优化算法.该算法是对标准渐进结构优化方法的改进,通过1个算例测试了该算法的性能,表明该算法能有效地用于频率优化,尤其适用于两阶段优化法的第1阶段优化,能在一定程度上平衡计算效率和准确性.