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中文摘要：
以工程和机械结构为背景,研究在小概率结构拓扑随机变异和水平集演化下的含应力、位移和频率等多约束的连续体结构拓扑优化问题。首先, 构建在小概率拓扑随机变异和水平集演化下的多约束结构拓扑优化模型, 导出目标函数及约束条件灵敏度的半解析公式, 并构造水平集演化所需的水平集速度函数。其次,建立与水平集演化配套的多个约束函数的拉格朗日乘子近似表达式。再者,设计小概率拓扑随机变异算子、刻画最优解的必要条件、探索优化新方法和研究拓扑优化解的存在性、收敛性和全局性问题。然后,研究结构特性参数误差评估方法, 建立基于多尺度的结构网格自适应精细化方案。最后,结合窄带算法及符号距离函数,探索结构拓扑优化实现算法。本项目旨在多约束的连续体结构拓扑优化理论、实现算法和寻找全局最佳拓扑的能力等方面取得进展。项目成果可进行新结构创新设计,为多学科优化提供基础,和促进结构虚拟设计、工程结构建造和机械结构制造等技术的发展。
结论摘要：
以工程和机械结构为背景,研究了应力、位移和频率等多约束的连续体结构拓扑优化问题。首先, 研究和发展了静力和动力多约束的双方向渐进结构优化法,提出了多工况多约束的空间桥梁等结构拓扑优化设计方法, 并完成了大量工程应用研究。其次,构建了在小概率拓扑随机变异策略和水平集演化下的结构拓扑优化模型, 设计了小概率拓扑随机变异算子,导出了结构拓扑优化所需的水平集速度函数,提出了一种解决结构边界演化停滞和结构漏孔等问题的连续体结构的拓扑优化方法。再者,构建了等效的应力、位移和频率约束以及重量最小的结构优化模型, 研究了应力、位移和频率的灵敏度分析,并给出了应力、位移和频率的线性近似式。最后,发展了基于应力近似式的结构拓扑优化方法、基于频率近似式的结构拓扑优化方法和基于位移和应力灵敏度的多工况和多约束的连续体结构拓扑优化方法。并完成了大量典型和复杂结构模型的仿真设计和数值实验验证。提出的方法具有重要的理论和工程应用价值,项目成果可进行新结构创新设计和促进工程结构建造和机械结构制造等技术的发展。在国内外刊物上发表论文18篇, 会议论文4篇, 其中12篇被国际三大检索收录, 2篇被SCI收录。
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期刊论文
会议论文
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获奖
著作
期刊论文
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