位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
基于并行策略的多材料柔顺机构多目标拓扑优化
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB112[理学—数学;理学—应用数学] TB114[理学—概率论与数理统计;理学—数学;理学—应用数学]
  • 作者机构:[1]华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640, [2]上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金(51575187); 广州市产学研协同创新重大专项(2014Y2-00217); 广东省自然科学基金团队(S2013030013355)资助项目
中文摘要:

多材料柔顺机构能够让设计者充分利用各种材料的优良属性,在力,位移,以及能量转移等方面获得更大的设计自由度,因而受到重视。针对受到广泛研究的柔顺机构,结合多目标拓扑优化的方法,提出相应的基于并行策略的求解模型。该方法的核心是将一个复杂的多材料多目标问题离散成为单材料子问题,然后并行求解,再根据整体目标的需要,对所有子问题的解进行调整以得到原始问题的解。针对多目标情形,提出新的材料与输出目标关系,从而在将多材料问题离散成单材料子问题的同时,也将多目标问题离散成单目标子问题。对所有的单材料单目标子问题采用各向同性材料的刚度插值-惩罚法并行独立求解。以上方法有其独特优势:在理论和实践上都比较简单,可以处理任意多种材料,可以避免零碎的拓扑结构因而有利于制造。通过算例说明了此方法的有效性。研究结果表明,该方法在某些输出需要特定材料的设计场合更具优势。

英文摘要:

Compared to single-material mechanisms, multi-material mechanisms design enables designers to fully exploit the advantages of different materials and achieve more design freedom in force, motion, and energy transduction. A new multiple objective topology optimization for multiple materials compliant mechanisms is presented. Central to the method is a parallel penalization that works by decomposing an overall multi-material optimization into a series of single material optimization and coordinating the sub-optimization so that the joint solution is optimal for the overall system. A new material and objective corresponding relationship is proposed to ensure that each sub-problem contains only one objective. The single-material optimization sub-problems are accomplished by the solid Isotropic material with penalization(SIMP) method. The overall procedure has its unique benefits: it is simple in concept and practice; it is flexible to handle an arbitrary number of candidate materials; it can avoid fragile topologies and is therefore advantageous for manufacturing. Several numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed method. The results show that the proposed method is more effective in the design of specific materials.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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:58603