渐进结构拓扑优化在重力坝中的应用研究

实体重力坝是重力坝坝型的发展趋势.文章以ANSYS10.0为平台,结合APDL语言,在传统的渐进结构优化(ESO)思想的基础上,采用结构的应变能删除准则,对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化.优化结果表明:结构的应力和抗滑稳定均满足规范要求,且优化结果与工程实际要求较吻合,同时也从数值上验证了此方法对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化是可行和有效的.     

渐进结构拓扑优化在重力坝中的应用研究

摘要:实体重力坝是重力坝坝型的发展趋势。文章以ANSYS10.0为平台,结合APDL语言,在传统的渐进结构优化（ESO）思想的基础上,采用结构的应变能删除准则,对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化。优化结果表明：结构的应力和抗滑稳定均满足规范要求,且优化结果与工程实际要求较吻合,同时也从数值上验证了此方法对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化是可行和有效的。     

渐进结构优化法在桥梁找型中的应用

介绍了结构拓扑优化方法的基本理论,详细阐述了双向渐进结构优化法的原理和优化过程,并根据双向渐进结构优化法编制了基于ANSYS平台的结构拓扑优化程序.模拟现有桥梁结构和构件的边界条件,应用该程序求解二维平面拓扑优化问题,分别完成了不同矢跨比拱桥、悬索桥主缆以及斜拉桥桥塔的拓扑优化.拓扑优化过程中结构可经历多种拓扑形态,优化结果表明应力均匀、传力流畅,从而验证了自编程序的有效性.最后,将该程序从二维平面拓展到三维空间,实现一座峡谷桥梁的三维拓扑优化,并基于优化结果的拓扑形式完成了其概念设计方案.研究表明结构拓扑优化技术可以在桥梁概念设计阶段得出合理而富启发性的桥梁结构形式,在桥梁找型方面具有良好的应用前景.     

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.     

基于自适应有限元的双向渐进结构优化法

将自适应有限元分析方法和双向渐进结构优化法结合,提出一种改进的Delaunay网格剖分方法和综合考虑应力及网格密度两个因素的网格删除准则。编制了基于自适应有限元分析的双向渐进结构优化法流程图。通过典型算例分析,证明这种基于自适应有限元的双向渐进结构优化法可行、有效。     

自适应渐进结构优化法的调节阀结构研究

传统渐进结构优化法的参数删除率和进化率保持固定,降低了优化过程收敛速度和结构稳定性.文中通过构造一种基于罚值选择与结构信息的参数自适应算法,使得参数随优化迭代过程进行而变化.分析典型算例结果,合适选择罚值的参数自适应渐进结构优化方法解决了传统渐进结构优化方法中参数固定且难以选择的问题,提高了优化过程中优化速度与结构稳定性.将此方法应用于调节阀设计,优化后调节阀刚度提高10%,说明参数自适应渐进结构优化方法可高效拓展至三维结构优化,并为阀门类结构设计提供参考.     

根据排序移除低效材料的渐进结构优化方法研究

渐进结构优化法因计算原理简单,易于推广使用,逐步成为结构拓扑优化中的一种重要的方法。但在大量的研究中发现,传统的渐进结构优化方法优化中,移除低效材料的标准不会降低,进化率始终不变,这两方面的不足可能导致优化的失败。为此,提出根据材料效率的排序移除低效材料的渐进结构优化方法。每次移除低效材料的数量根据保留材料体积的固定比例确定。这种方法可保证优化渐进地进行,甚至可完成一些传统渐进结构优化法无法完成的优化。     

联轴器的结构优化设计

弹性联轴器是依靠弹性元件的变形来补偿轴线的相对位移和传递转矩,具有缓冲减震的能力。本文对弹性联轴器的优化设计做了简单的介绍,主要包括有限元法优化设计、离散优化设计和模糊优化设计。     

广义逆适应渐进结构优化方法

介绍了传统渐进优化方法及逆适应渐进优化方法的基本理论和优劣点,阐述了刚度约束的广义逆适应渐进优化方法的原理．提出了用拓扑优化和尺寸优化的综合来判断拓扑优化优劣的概念,即：用逆适应渐进优化方法以及广义逆适应渐进优化方法产生最优拓扑,在最优拓扑的基础上,运用满应力;住则方法进行尺寸优化,用尺寸优化的结果来判定拓扑的优劣并示例显示了广义逆适应渐进优化方法得到的拓扑比原有方法更优。     

一种基于主应力的双方向渐进结构拓扑优化方法

针对桥梁结构的受力特性及其材料的性能要求，在基于主应力优化准则的基础上，本文提出了一种双方向渐进结构拓扑优化算法．该算法在充分考虑材料拉压特性的同时，具有删除和恢复单元的功能，并消除了解的振荡现象．实例表明了本文方法能得出更优的结构拓扑．     

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．     

轧机机架的动态特性仿真与结构优化

应用有限元分析方法,对某铝带二辊轧机机架装配系统进行了动态特性仿真,得出了固有频率和振型的变化规律.针对轧机机架的薄弱环节,通过参数化方法进行灵敏度分析和结构优化设计,使系统的动态特性得到提高,该结论为高性能轧机的设计优化,提供了一定的参考.     

混凝土坡屋面结构设计优化分析

针对目前常见的混凝土坡屋面的建模计算方法展开讨论,提出不同的结构布置方案,并采用不同的计算软件PKPM和MIDAS GEN进行优化分析,比较计算结果的合理性.本文认为对于混凝土坡屋面,应采用空间有限元建模,同时减少折梁的布置,充分考虑折板的支撑的类支座作用.采取必要的构造加强措施,以折板形成坡屋面,可以减少工程量,具有很好的经济性,对于工程应用具有参考价值.     

基于变形均匀的叶片锻造预成形拓扑优化设计

为了优化预成形设计,提出了针对提高锻件变形均匀性的预成形拓扑优化算法及相关单元增删准则,并开发了优化程序,对叶片锻件翼型截面的预成形结构进行了优化设计.与静水压力的单元增删准则优化的预成形进行比较,结果表明,新模型在模腔充满的基础上可有效改善锻件的成形均匀性.另外,相对简单的外形轮廓也便于预成形的完成,总体优化设计效果比较理想.     

基于耗散极值原理的渐进结构成长方法

目前的传热通道设计普遍使用的是传统密度法,密度法有一个不被大家重视的问题就是伪密度问题.因为使用伪密度,每一个单元导热系数都不是真实存在的,当将这些单元筛选后,和真实值存在差异.针对此问题提出了基于火积耗散极值原理的渐进结构优化方法,通过比较分析,采用以生长为主退化为辅的策略,整体火积耗散在3个不同算例下比密度法筛选后的结果分别小了14%,24%,9%,即先生长后退化的双向渐进结构优化方法在真实情况下是一种比传统密度法更优秀的优化方法.     

汽车安全带卷收器失效形式分析及结构优化

针对汽车安全带卷收器失效的问题,以复合紧急锁止式汽车安全带卷收器为研究对象,简介了 汽车安全带卷收器的工作原理和失效形式;通过分析汽车安全带卷收器失效的原因,提出解决汽车安全带卷 收器支架变形和芯轴断裂的结构优化设计方案;应用 HyperMesh 有限元软件分析,以轻量化为目标,分析了 汽车安全带卷收器结构的应力值和强度值,对比标准表明其结构满足使用性能要求,降低了后期制作样品的 成本,提高了其经济性和技术性,为汽车安全带卷收器设计提供参考。