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基于模态分析的三维模型全局结构优化
  • ISSN号:1003-9775
  • 期刊名称:计算机辅助设计与图形学学报
  • 时间:2015.4.15
  • 页码:590-596
  • 分类:TP391.41[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]中国科学技术大学数学科学学院, [2]日本国立新潟大学自然科学研究科
  • 相关基金:国家自然科学基金(11171322,11371341);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0881);中央高校基本科研业务费专项资金资助
  • 相关项目:数据驱动的逼近方法、理论与应用研究
中文摘要:

传统的结构优化方法需要预先给定受力条件,所得结构只保证在所给条件下最优,而在其他外力下可能较为脆弱.实际应用中物体可能受到各种外力,这时在单个受力条件下的优化方法无法保证结构的全局性能,一般通过加大材料的使用量来满足应用需求.文中提出的优化方法能够加强物体在各种可能受力条件下的全局强度,使物体的强度趋于各向同性以抵御各种不同的外力.该方法基于物体结构的模态分析检测结构中的脆弱区域,并通过刚度矩阵特征值的优化实现脆弱区域的加强;同时基于瑞利商的概念,提出一种高效可行的求解算法.实验结果表明,该方法可有效地提高物体的全局强度.

英文摘要:

Traditional structural optimization methods require predefined load conditions. The resulting structure is optimal under the given condition, but can be weak under different loads. Objects can suffer from various forc-es in practical applications. The overall performance of objects cannot be guaranteed and thus more material than actually needed is used. In this work we propose a novel approach to enhance the global strength of 3D objects under all possible load distribution, which make the strength of the object isotropic to resist different forces. The method is based on modal analysis. We first detect the weak region of the object and then reinforce it by optimiz-ing the eigenvalue of the stiffness matrix. Based on the concept of Rayleigh Quotient, an efficient algorithm is also presented. Experiments show that our method can effectively improve the global strength of 3D objects.

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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