导重法求解单工况的拓扑优化问题

在拓扑优化中,因为设计变量多并且目标函数和约束函数都是设计变量的隐函数,求解难度较大,所以寻找更快更好的求解方法一直都是拓扑优化问题的研究重点。为此,将导重法引入到拓扑优化的求解中,介绍质量约束下求结构最优性能问题和性能约束下求结构最小质量问题的导重法迭代准则,采用密度惩罚(Solid isotropic material with penalization,SIMP)方法建立单工况下求最小柔度和最小质量这两类拓扑优化问题的优化模型,推导出用导重法求解这两类问题的迭代公式并计算了相应的算例,与ANSYS中采用的优化准则法(Optimality criteria,OC)和序列凸规划法(Sequential convex programming,SCP)进行对比分析。通过计算和对比分析显示出用导重法求解拓扑优化问题具有迭代公式简单、适用范围广、收敛速度快、求解效果好的优点。导重法为拓扑优化问题的求解提供了一条新的途径。

可复用超声刀手术剪清洗工艺确认及有效性评价

目的:建立可重复使用超声刀手术剪(简称超声刀)的清洗工艺确认方案,并对清洗有效性进行评价,为使用单位进行清洁方法确认和确保安全使用提供依据。方法:选择模拟血液污染物,按照确定的清洗工艺,选择最严苛的清洁方法挑战条件,通过对超声刀的可复用部件刀杆进行污染物负载-清洗数次后,提取残留污染物,并检测残留污染物中总蛋白和血红蛋白残留量。根据美国食品药品监督管理局(FDA)相关指导原则、美国医疗器械促进协会(AAMI)及美国材料和试验协会(ASTM)相关标准,设定可复用超声刀满足清洁要求的残留物限量指标(总蛋白残留量<6.4μg/cm^(2),血红蛋白残留量<2.2μg/cm^(2))。结果:所建立的确认方案体系中,残留污染物的提取回收率均>79%;彻底提取验证研究中,单次提取回收率达到4次彻底提取回收的90%以上,满足实验要求。负载-清洗1次、4次、6次和8次清洗后,可重复使用超声刀总蛋白残留量均未检出,低于方法检测限(0.43μg/cm^(2));血红蛋白残留量均<0.34μg/cm^(2),低于确认方案体系的残留污染物中血红蛋白检测下限(1.10μg/cm^(2))。结论:本研究建立的可复用超声刀手术剪清洁方法确认方案及清洁有效性评价方法;经验证,可重复使用超声刀8次,污染物负载-清洗后仍能满足所规定的清洁要求。

多工况拓扑优化问题的一种新解法——导重法

将导重法引入两类多工况拓扑优化问题的求解.首先介绍了导重法及其拉格朗日乘子的求法,并用对偶方法对多约束优化问题的拉格朗日乘子求法进行了改进;然后推导了用导重法求解最小柔度拓扑问题和最小质量拓扑优化问题的迭代公式并计算了相应的算例.算例计算结果表明,采用导重法求解多工况拓扑优化问题具有迭代公式简单、收敛速度快、求解效果好的优点.通过与Ansys中采用的SCP方法的计算结果进行比较可以看出,导重法是求解拓扑优化问题的一个行之有效的方法,它为拓扑优化问题的求解提供了一条新的途径.