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连续体结构的参数化水平集统一优化
  • ISSN号:1003-9775
  • 期刊名称:计算机辅助设计与图形学学报
  • 时间:0
  • 页码:1183-1195
  • 分类:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心,武汉430074
  • 相关基金:国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2010ZX04001-032); 国家自然科学基金(50975107)
  • 相关项目:几何约束条件下连续体结构拓扑与形状统一优化设计方法研究
中文摘要:

针对传统分步式结构优化设计的不足,提出一种同时进行结构拓扑、形状和尺寸统一优化的设计方法.首先采用水平集函数描述统一的结构优化模型和几何尺寸边界,通过引入紧支径向插值基函数将结构拓扑优化变量、形状优化变量和尺寸优化变量变换为基函数的扩展系数;然后取该扩展系数为设计变量,借助一种参数的变化表达3种优化要素对结构性能的影响,将复杂的多变量优化问题变换为相对简单的参数优化问题,有利于与相对成熟的优化算法相结合提高求解效率;进一步用R函数将其融合为一个整体,构造出统一优化模型,并用最优化准则法进行求解.最后通过数值案例证明了该方法的有效性和精确性.

英文摘要:

In order to solve the disadvantage of conventional step-type structural optimization,a unified optimization method which can carry out the structural topology,shape and sizing optimization concurrently is presented to realize the structural optimization for continuum structures.The unified structural optimization model and the structural geometry boundary are described with the level set function,by applying the compactly supported radial basis function with favorable smoothness and accuracy to interpolate it.The expansion coefficients of interpolants are regarded as the design variables which reflect the structural performance impacts of topology,shape and size.Accordingly,the original topology,shape and sizing optimization is now fully transformed into a relatively simple parameterization problem,namely,sizing optimization with the expansion coefficients of interpolants as a limited number of design variables.As a result,some efficient and matured optimization algorithms can be applied to improve the efficiency of optimization.Furthermore,the unified optimization model is constructed with the R function.Typical examples demonstrate that the method has achieved the unified optimization of continuum structures,with good efficiency and accuracy.

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期刊信息
  • 《计算机辅助设计与图形学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国计算机学会
  • 主编:鲍虎军
  • 地址:北京2704信箱
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jcad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62562491
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-9775
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2925/TP
  • 邮发代号:82-456
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24752