基于自适应泡泡法的薄壳结构拓扑优化设计

为有效解决薄壳结构拓扑优化设计难题,并满足其对分析模型精度和优化结果质量的高要求,结合等几何壳体分析方法提出一种基于自适应泡泡法的新型拓扑优化设计框架.等几何分析技术在薄壳分析方面具有天然的优势:一方面可为薄壳结构建立起精确的NURBS分析模型,避免了模型转换操作及误差;另一方面还可保证待分析物理场的高阶连续性,无需设置转角自由度等.为了在给定壳面上实现结构的拓扑演化,借助NURBS曲面(即等几何分析中的薄壳中面)的映射关系,仅需在规则的二维参数区域内改变结构拓扑即可.鉴于此,采用自适应泡泡法在壳面参数区域内开展拓扑优化,该方法包含孔洞建模、孔洞引入和固定网格分析3个模块,其在当前工作中分别基于闭合B样条、拓扑导数理论和有限胞元法实现.其中,闭合B样条兼具参数和隐式两种表达形式,参数形式便于在CAD系统中直接生成精确的结构模型;隐式形式不仅便于开展孔洞的融合/分离操作,还能与有限胞元法有机结合以替代繁琐的修剪曲面分析方法.理论分析和数值算例表明,所提优化设计框架将复杂的薄壳结构拓扑优化问题转化为简单的二维结构拓扑优化问题,在保证足够分析精度的基础上使用相对很少的设计变量就可得到具有清晰光滑边界且便于导入到CAD系统的优化结果.

基于面片删减的带孔结构等几何形状优化方法

等几何分析方法采用非均匀有理B样条(Nonuniform rational B-spline,NURBS)基函数作为待分析物理场的插值函数,使得等几何形状优化中的设计模型、分析模型和优化模型能够用NURBS统一进行表达,避免了模型转换过程。拓扑复杂结构的等几何形状优化常采用多块面片拼接方法进行建模,然而面片拼接方法需要将结构划分成多个适用于分析的完整面片,不便于建立带孔结构尤其是多孔结构模型。为此,提出一种基于面片删减的带孔结构等几何形状优化设计方法,依据带孔结构内外边界构造建模所使用的面片,并且给出灵敏度的解析计算方法。以经典转矩臂带孔结构为优化算例,表明本方法不仅建模直观,而且优化设计变量选择也十分便利。

基于规划法的弧齿锥齿轮扭转啮合刚度特性研究

弧齿锥齿轮的扭转啮合刚度计算是进行其动态特性分析的基础。笔者结合线性规划法与有限元法,在轮齿承载接触分析的基础上,建立了弧齿锥齿轮副的扭转啮合刚度计算方法。在将弧齿锥齿轮承载接触问题转化成线性规划问题时,引入了轮齿接触柔度张量和齿对差异向量,使接触模型更加精确。利用该方法求解了弧齿锥齿轮的扭转啮合刚度,并分析了同一扭矩下扭转啮合刚度随主动轮转角的变化,以及不同扭矩下扭转啮合刚度的变化规律。

热力耦合结构的弹性支撑分析与拓扑优化设计

弹性支撑是保证热力耦合载荷作用下结构有效承载的一种支撑设计方案,可以在满足结构刚度设计要求的同时有效降低结构内的应力集中,保证结构的热变形协调.从理论分析与数值计算两个方面,研究了热力耦合载荷作用下结构的弹性支撑优化设计.首先以弹性支撑梁模型为例,通过给出热力耦合载荷下应力计算的解析表达式,从理论上说明弹性支撑对结构应力峰值的影响,阐述了弹性支撑的承载与热变形协调的双重效果.在此基础上,提出了解决该类问题的弹性支撑通用优化数学模型和拓扑构型优化方法,通过数值算例与优化结果展示了方法的有效性.

裂纹对弧齿锥齿轮固有特性的影响分析

笔者基于空间啮合理论,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,采用Pro/E软件建立了无裂纹和有裂纹的弧齿锥齿轮三维模型,用有限元法研究了不同位置、不同大小的裂纹对齿轮结构固有特性的影响。研究表明:裂纹齿轮的固有频率要比无裂纹齿轮有所降低,且裂纹位于齿槽处时固有频率下降量最大;随着裂纹深度的增加,固有频率呈非线性下降,但振型最大值呈逐渐上升趋势。

一种等几何形状优化的网格更新方法

等几何分析方法(Isogeometric Analysis,IGA)采用NURBS实现了计算机辅助几何设计(CAD)、有限元分析(FEA)和结构优化的无缝连接。该方法将几何模型边界的NURBS控制点作为设计变量,使优化过程大大简化。然而,优化过程中由于设计变量的大幅变化使相邻控制点距离过近或过远,导致网格重叠与畸形、计算精度降低甚至迭代过程中断。为此,提出一种基于NURBS控制点间距的网格更新方法,取得了良好的效果。

沈阳市公园绿地植物群落结构研究

城市绿地作为城市中惟一有生命的基础设施,是城市生态环境的重要组成部分,对生态环境和生态过程可产生强烈影响。研究沈阳市公园绿地中植物结构,可为日后的绿地规划、改造、管理和制定政策提供参考。调查结果显示:64块样地中共计植物57种,分属24科46属;沈阳市公园绿地的植物养护管理工作较好,但大多数公园绿化的树种趋同性强,树种结构不合理;Simpson优势度指数为0.86、Shannon-Wiener指数为2.4,说明沈阳市公园绿地应用的园林植物种类较贫乏,生物多样性不够丰富。

面向工程设计需求的拓扑优化技术发展现状与展望

拓扑优化技术作为高性能结构设计的重要技术手段,能够协助工程师最大限度地挖掘材料潜力以设计出富有竞争力的创新结构构型。早期拓扑优化技术仅用于概念设计,后续人为的详细设计难免造成结构力学性能不合理地降低。新发展的拓扑优化技术开始将应力约束、工程特征约束和制造工艺约束等考虑在优化过程中,本文首先对此类直接面向工程设计需求的拓扑优化技术进行说明和总结,进而对它们的未来发展趋势进行展望。

基于固定网格和拓扑导数的结构拓扑优化自适应泡泡法

为继承传统拓扑优化泡泡法变量少、精度高等优点,并克服其网格重划频繁、孔洞合并操作繁琐等不足,提出了一种基于固定网格和拓扑导数的自适应泡泡方法.该方法的主要特点是:(1)采用有限胞元固定网格分析方法计算结构力学响应,在优化过程中无需网格更新和重划分,就能保证较高的分析精度;(2)根据拓扑导数信息指导结构区域中孔洞的引入,不仅消除了优化结果对孔洞初始布局的依赖性,还能有效控制设计变量的数量;(3)引入拓扑导数阈值和孔洞影响区域新概念,实现了孔洞引入频次和位置的自适应调节,保证了拓扑优化过程的数值计算稳定性;(4)采用光滑变形隐式曲线描述孔洞边界,不仅设计参数少、变形能力强,而且便于处理孔洞间的融合/分离操作以及与固定网格分析方法的有机结合.理论分析和数值算例表明,改进后的自适应泡泡法能够消除传统泡泡法因采用拉格朗日网格和参数化B样条曲线模型而存在的实施困难,采用很少的设计变量就可获得边界光滑清晰的优化结果.

基于光滑变形隐式曲线的模型重构、应力分析与优化设计一体化方法

为克服传统计算机辅助结构优化设计方法中几何建模、力学性能分析和优化设计3个阶段相互割裂和模型转换耗时费力的不足,提出一种基于光滑变形隐式曲线的一体化优化设计方法.首先借鉴扩展超二次曲线的构建思想,定义一种参数少且变形能力强的隐式光滑曲线,并结合R函数对待优化结构进行模型重构;然后利用有限胞元分析方法,在固定网格下对所重构的隐式模型进行高精度应力分析;最后建立起包含von Mises应力约束的以体积最小化为目标的结构优化模型,并推导出相应的灵敏度解析计算公式.通过对典型支架结构实施模型重构、应力分析和优化设计,验证了文中方法的有效性.

浅析政策执行情况跟踪审计的组织实施

何为政策执行？包括哪些环节？可能出现哪些问题？这些都是开展政策执行情况审计必须了解的业务问题。综合百度提供的资料，答案是：（1）政策执行是政策执行者通过组建政策执行机构，运用社会公共资源，采取解释、宣传、实验、实施、协调、监控等各种行动，将政策目标任务转化为政策执行行动，从而实现既定政策目标的活动过程。（2）政策执行，包括政策宣传、政策分解、资源投入、组织实施、协调监控、效果评价等诸多环节，与政策制定和政策调整一起构成政策不断健全完善、不断推进国家治理的政策螺旋式上升过程。（3）由于政策执行主体的素质缺陷、政策宣传力度不够、政策分解发生变异、公共资源投入不足、执行机制不够协调、政策本身存在质量瘕疵以及相关监督机制的缺乏，现实中往往会发生种种政策执行问题，出现政策敷衍、政策附加、政策替换、政策缺损等政策执行不力、变异和失控现象。（4）综上所述，国家审计机关应当针对政策执行可能出现的问题，加强对政策执行全过程和各环节的跟踪审计，以促进政策的全面落实和目标实现。

基于自适应特征驱动法的散热结构拓扑优化设计

拓扑优化技术已成为高性能散热结构的有效设计手段,典型散热结构优化结果常呈现出细小特征繁多、拓扑构型复杂等特点。然而传统拓扑优化方法由于设计结果难以导入到CAD系统和/或结果边界不清晰、不光滑,在对散热结构细小特征进行精确模型重构时存在很大的困难;特征驱动法、移动可变形组件法等能与CAD系统无缝衔接的新兴拓扑优化方法因具有初始布局依赖性,极难用于设计拓扑构型复杂的散热结构。鉴于此,借助仿生拓扑优化方法的树状分支结构层次生长技术,为散热结构的特征驱动优化提供合理的初始布局,发展出一种新型的自适应特征驱动法。该方法为尽可能扩大设计空间以获得更优异的结果,利用两个B样条曲线函数构建出具有足够变形能力的可弯曲特征;为在优化过程中反映仿生树状分支结构的层次关系,基于映射思想将分枝特征的起点创新性地定义于主枝特征的参数域内。以结构散热弱度最小化为优化目标,以给定的高导热材料体积分数为约束,对不同边界条件下的散热结构进行拓扑优化。数值算例表明,所提自适应特征驱动法能够使用相对很少的设计变量得到边界清晰光滑且性能优异的散热结构设计结果。

面向增材制造需求的拓扑优化技术发展现状与展望

拓扑优化技术是性能优越、竞争力强的创新结构构型的有效设计方法,增材制造(3D打印)技术基于逐层打印的方式可以在不用模具和刀具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,这两种技术的结合有望促进现代制造业发生质的飞越。近期发展的拓扑优化技术已针对增材制造需求,引入了悬空角约束和连通性约束等,使得优化结果能够直接被3D打印成型而且无需后处理过程。通过对此类直接考虑增材制造工艺约束的拓扑优化技术进行说明,进而对它们的未来发展趋势进行展望。

连续体结构失效-安全拓扑优化研究现状及展望

保证关键承载结构的失效-安全(Fail-Safe)稳健性是航空航天工业中的重要设计原则,其目的是使结构在局部失效的情况下还能在常规工况下正常工作。将此设计理念引入到拓扑优化技术中非常重要且很有必要,这是因为拓扑优化设计结果通常为静定结构,缺少预防局部失效的冗余部分,在局部失效时常出现性能急剧下降的危险情况。鉴于此,首先对目前两项开创性的连续体结构失效-安全拓扑优化研究工作进行说明,进而对该研究的未来发展方向进行展望。

一种面片删减的等几何分析新方法

等几何分析(IGA-Isogeometric Analysis)方法采用NURBS基函数和NURBS控制点代替等参有限元分析方法中的形函数和节点,实现了CAD与CAE模型的有机融合.然而由于单个完整NURBS面片的拓扑局限性,等几何分析方法还不便应用于带孔等复杂结构.本文提出了一种面片删减的等几何分析新方法,通过在一个基础面片中删除子面片来直接获得带孔结构的几何模型,并采用简化的T样条局部细化方法和高效的控制点调整策略,以提高计算效率和分析精度.针对平面复杂带孔结构包含的外形复杂和孔形复杂两种情况,通过相应的数值算例验证了新方法的有效性.

从现行法律制度视角探析本级财政决算草案审计

《中华人民共和国预算法》（以下简称《预算法》）修订后提出了审计机关开展本级财政决算草案审计的新要求．但对其审计内容并未做出明确的规定。对此，笔者从《预算法》和《中华人民共和国各级人民代表大会常务委员会监督法》（以下简称《人大监督法》）、财政部《部门决算管理制度》（2013，下同）等现行法律制度人手．梳理探析了以真实性、规范性、合法性、绩效性为主体的本级财政决算草案审计内容。

审计机关怎样上网?

尊敬的读者: 近日,本栏编辑从大量的来稿中获悉,各级审计机关在网络建设方面各有特色,可谓在信息高速路上迈出了可喜的一步。但有些读者来信,渴望更多地了解这方面的情况。为此,本栏选登这篇文章,不知能否满足您的需求,但愿您读后会从中受益。

简易审计程序的现实需求与设计要素

简易审计程序是审计机关在依法审计前提下为提高审计绩效而将一般审计程序简化后的审计程序。该文阐述了推行简易审计程序的必要性和可行性,提出了几点建议。

固定网格下基于光滑变形隐式曲线的孔形优化设计方法

孔形优化设计是减缓开孔结构孔边应力集中的有效手段,其对应力分析精度和孔边曲线的几何表达能力都有着较高的要求.论文针对现有固定网格孔形优化方法分析精度较低和/或孔边曲线变形能力有限等不足,采用有限胞元方法在固定网格下对开孔结构进行高精度的力学性能分析,采用能够自由光滑变形的隐式曲线描述待优化的孔洞边界,进而建立优化模型并推导出相应的解析灵敏度计算公式,形成了固定网格下开孔结构孔形优化设计新框架.通过对不同载荷边界条件下的开孔平板结构进行孔形优化设计,表明本方法无需网格更新、灵敏度推导简便、力学分析精度高且优化设计空间大,能够有效降低孔边应力集中程度.