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基于二级多点逼近算法的连续体结构拓扑优化
  • ISSN号:1001-0645
  • 期刊名称:北京理工大学学报
  • 时间:2013.4.15
  • 页码:369-374
  • 分类:V414.19[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学宇航学院,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(11102009)
  • 相关项目:基于结构全局响应约束的连续体结构拓扑优化方法研究
作者: 陈珅艳|王威|
中文摘要:

针对基于变密度法的连续体拓扑优化中设计变量连续性的特点,建立了以结构重量最小为目标,考虑位移和频率约束的连续体结构拓扑优化模型;原拓扑优化问题先转化为具有较高精度的第一级多点近似序列问题,该问题的约束函数由优化过程中历史设计点的临界约束函数值及其一阶导数构造;再通过线性泰勒展开建立可由对偶法快速求解的第二级近似序列问题,以逼近各第一级近似问题的解.采用敏度过滤技术,避免棋盘格引起的数值缺陷问题,并对低密度区域的单元刚度进行惩罚,以消除频率约束问题的局部模态现象.优化过程中采用通用有限元程序Nastran进行结构分析和敏度分析.数值算例结果表明:应用该方法可以有效地解决具有位移和频率约束的连续体拓扑优化问题.

英文摘要:

Considering the characteristics of continuum structure in SIMP concept based topology optimization design, a topology optimization model was established. The objective function of this model is minimum structural mass, which is subject to displacement constraints and frequency constraints. With respect to continuum topological design variables, the original topology optimization problem was transformed to a sequence of the first-level explicitly approximate problems, which were constructed based upon the values and the first-order derivatives of the critical constraint functions at the points obtained in the procedure of optimization; each of them was approached again by the second-level approximate problems, which was developed by using linear Taylor series expansion and then solved efficiently with dual method. Filtering was used on the sensitivities of the optimization to prevent checkerboard patterns in the design. The stiffness of low density elements was penalized to avoid localized mode in optimization problem with frequency constraints. The general finite element program NASTRAN was adopted in structural analysis and sensitivity calculation within the optimization procedure. Numerical examples show that this method can be applied to solving topology optimization problem with displacement and frequency constraints efficiently.

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期刊信息
  • 《北京理工大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:北京理工大学
  • 主编:黄风雷
  • 地址:北京海淀区中关村南大街5号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:blgzw@bit.edu.cn
  • 电话:010-68912326 68913988
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0645
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2596/T
  • 邮发代号:82-502
  • 获奖情况:
  • 全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀科技期...,首届国家期刊奖提名奖,中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17163