基于拓扑描述函数的结构拓扑优化设计

提出了一种基于水平集方法的结构刚度拓扑优化设计方法.该方法将结构的边界隐式地嵌入到一个高一维标量函数的零水平集模型中,通过一个Hamilton-Jacobi类型的偏微分方程来控制水平集函数的动态运动,从而间接地实现结构边界拓扑和形状的动态演化.偏微分方程中的法向运动速度依据优化目标函数的形状敏度分析结果建立.用有限元法和有限差分法相结合的方法分别实现弹性平衡方程和Hamilton-Jacobi方程的数值计算,并通过一个典型算例证明所研究方法的有效性.     

基于类桁架连续体的柔性机构拓扑优化设计

以各向异性类桁架连续体为材料模型,以材料在结点位置的密度和主轴方向作为设计变量.结点在指定方向的位移为目标函数,根据有限元分析得到的应力应变场,采用优化准则法优化材料分布形成类桁架连续体.在微机电系统中可直接用各向同性材料,还可通过引入微小间隙使各向同性材料具有方向性.因材料在设计域内是连续分布的,不需要抑制中间密度,避免了其他拓扑优化方法中普遍存在的棋盘格现象、网格依赖性以及局部极值等数值不稳定问题.提供几个算例,并和已有结果进行比较,说明了此方法的有效性.     

约束阻尼结构拓扑优化设计的进化算法

约束阻尼结构的阻尼材料优化布局是约束阻尼结构振动控制设计中的关键问题,它直接影响到振动能量耗散与全局能量流分布。在约束阻尼结构设计中引入拓扑优化渐进优化算法,以约束阻尼胞单元为设计变量,建立以模态阻尼比为目标函数,约束阻尼材料用量为约束条件的拓扑优化模型。分析结构模态阻尼比相对于阻尼胞单元位置的敏度,导出灵敏度计算表达式。提出基于渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态阻尼比达到最大化,给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化方法的正确性和有效性。     

轮胎定型硫化机结构优化设计

针对轮胎定型硫化机设计中的实际工程需求,将结构有限元分析技术与优化方法相结合,以硫化机的主要部件横梁为例,研究了硫化机的结构拓扑优化设计和结构尺寸优化设计,讨论了其中的一些关键技术,包括应力和位移约束下连续体结构的拓扑优化、基于离散变量的结构优化设计和敏度分析,工程生产实际应用验证了所述方法的有效性。     

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     

大型机构式结构多约束优化设计

本文提出了一种用于机构式结构的多约束优化设计方法和程序ＵＨＢＤ１．所考虑的约束有应力，位移，局部屈曲，频率，静、动气动弹性及尺寸限等。敏度分析采用解析法进行；优化准则法用来推导再设计递归公式：为使收敛过程平稳且迅速，引入了双松弛因子ａ与β文中研究了确定拉格朗日乘子的各种算法，尔后在程序中采用一种可靠而有效的算法。 文中给出了若干例题结果以证实ＵＨＢＤ１程序的效率。     

浅谈结构拓扑优化设计

本文讨论了拓扑优化的一般概念,连续体结构拓扑优化的均匀化方法和进化方法及其相关理论。     

45″双模轮胎硫化机横梁结构优化设计

在某橡胶机械厂产品45″双模轮胎硫化机横梁的结构优化设计中，采用ANSYS与导重准则法相结合的优化方法，既发挥了结构分析商用软件ANSYS有限元建模、分析求解、结果输出方便的优势，又利用了结构优化设计导重准则法优化效果好、收敛快的优越性，一般只需约5到7次优化迭代计算即可得到十分显著的优化效果，大大提高了设计效率与设计质量。     

全柔性机构中柔性运动副的结构型式与应用

介绍了柔性机构的分类、构成；叙述了柔性机构特别是全柔性机构的特点．柔性运动副是组成柔性机构的关键元素，对它的研究是研究柔性微动机构的基础．因此重点介绍了柔性运动副的研究现状，特别对柔性转动副——交叉杆式柔性铰链、裂筒式柔性铰链、悬臂梁式柔性铰链等的结构、特点、应用进行了较详细的说明．并且对柔性运动副研究中目前期待解决的关键问题，以及在柔性机柚中的应用前景进行了叙述．     

以柔顺机构作位移放大器的拓扑优化设计

针对微定位技术中压电驱动器的形变放大问题 ,利用有限元方法和连续体的拓扑优化方法 ,以位移放大比为优化目标设计出一种无铰接的柔顺位移放大器 .通过把优化目标由位移之比形式转化为能量之比形式建立了优化的数学模型 ,并运用准则法作迭代求解 .而且 ,通过过滤算法避免了棋盘格现象 .     

基于导重法的结构拓扑优化

针对体积约束和结构柔顺度最小的结构拓扑优化问题,结合一种新的插值过滤技术,引入导重法,形成了一种考虑结构柔顺度要求和基于设计空间调整的结构拓扑优化方法．算例结果表明,该优化方法具有迭代次数少、收敛速度快和优化效率高等特点,并验证了其可行性和高效性．     

基于制造工艺约束的结构拓扑优化设计

提出了一种新的带有制造工艺约束的多约束结构拓扑优化设计模型,该模型可以进一步限制设计空间的搜索范围,既可以满足优化结构的某些性能指标的要求,又可以满足可制造性约束的要求．采用基于密度刚度插值模型和序列凸规划法中的移动渐近线方法求解优化模型．通过经典算例验证了本方法的有效性．     

基于移动渐近近似函数与导重法的结构拓扑优化

针对结构柔顺度最小和体积约束的结构拓扑优化问题,引入了一种新的插值过滤函数和移动渐近近似函数。基于导重法和设计空间调整技术,形成了一种考虑结构柔顺度要求的结构拓扑优化方法。算例验证结果表明,该优化方法迭代次数少,收敛速度快,优化效率高。     

全柔性微位移放大机构性能与参数关系

基于长柔性杆设计了一种新的微位移放大机构结构形式,根据推导出的力-位移关系及放大比关系分析了机构主要性能与机构参数的关系.通过一组实例的理论计算与有限元仿真,分析得到该机构主要结构参数对机构性能的不同影响效果.     

柔性电热镍微夹钳结构设计及加工测试研究

把柔性机构的设计方法--伪刚体法应用于柔性微夹钳的设计中,得到一种新结构形式的电热微夹钳,用UV-LIGA方法进行加工制作,并进行动态性能测试. 从对称的平面十杆刚性机构得到其伪刚体模型,对伪刚体模型进行优化并柔性化得到放大20倍的柔性微夹钳钳体,通过仿真验证了设计的正确性和可靠性. V形电热驱动器与柔性钳体集成到一起,形成柔性电热微夹钳. 用SU-8胶做电铸铸模,钛和二氧化硅做牺牲层,铜做种子层,在氨基磺酸镍电铸液中进行电铸,加工出最小特征尺寸10 μm,厚度30 μm的电热镍微夹钳. 最后对制作的微夹钳在0～1.5 V直流电压下进行动态测试,夹持端位移最大可达24 μm.     

一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法

为了研究位移和应力约束以及重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM（独立、连续、映射）方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法．在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,依据结构位移、应力量和其约束限,形成和引进了新的位移和应力约束限．研究了位移线性近似式和应力约束转换表达式,建立了单元删除阚值和几轮迭代循环的单元删除策略．为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法．结合拉格朗日乘子法,改进了子循环迭代中连续拓扑变量的求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法．给出的算例验证了该方法的正确性和有效性．     

基于Heaviside密度和灵敏度过滤的多位移约束结构拓扑优化

针对位移约束重量最小的有限元结构优化问题,结合独立、连续、映射（ICM）方法和体积不变的Heaviside密度过滤技术以及灵敏度过滤方法,建立了一套高效的位移近似表达式.结合多位移约束措施和对偶理论,形成了一种基于Heaviside密度和灵敏度过滤的多位移约束结构拓扑优化方法.算例的结果证明了此方法的有效性和高效性,并且能够得到清晰的0/1分布.