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采用类桁架连续体的桁架结构拓扑优化方法 被引量:1
1
作者 李霞 周克民 《华侨大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第4期443-447,共5页
为了将非均匀各向异性类桁架连续体离散化为工程实际需要的杆系结构,分析了类桁架结构的性质和集中杆的确定方法,建立了类桁架结构的离散化方法.算例显示:采用先构造类桁架连续体,再离散化为杆系结构的方法是可行的,得到非常接近解析解... 为了将非均匀各向异性类桁架连续体离散化为工程实际需要的杆系结构,分析了类桁架结构的性质和集中杆的确定方法,建立了类桁架结构的离散化方法.算例显示:采用先构造类桁架连续体,再离散化为杆系结构的方法是可行的,得到非常接近解析解的结果. 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 类桁架连续体 离散化
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最小位移类桁架连续体拓扑设计优化 被引量:1
2
作者 李宝龙 周克民 《计算机辅助工程》 2011年第1期61-65,共5页
为将拓扑优化中的柔度最小化问题拓展到一般位移最小化问题,用有限元划分设计域,采用类桁架连续体材料模型,并假设杆件在设计域内连续分布.将杆件在节点位置的密度和方向作为设计变量,将指定位置和方向的位移作为目标函数,采用基于目标... 为将拓扑优化中的柔度最小化问题拓展到一般位移最小化问题,用有限元划分设计域,采用类桁架连续体材料模型,并假设杆件在设计域内连续分布.将杆件在节点位置的密度和方向作为设计变量,将指定位置和方向的位移作为目标函数,采用基于目标函数梯度的优化准则法,通过优化杆件的连续分布场形成拓扑优化的类桁架连续体.该方法可结合结构力学的基本概念,选择部分杆件形成拓扑优化刚架. 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 类桁架连续体 最小位移 有限元法
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基于类桁架连续体框架结构位移约束的拓扑优化
3
作者 辛星 周克民 张芳 《福建建筑》 2011年第3期58-62,共5页
采用正交纤维增强材料模型,在弱的基材料内沿正交方向嵌入致密的杆件,以节点的密度和方向作为设计变量.在水平荷载作用下,以节点在任意一点水平方向的位移为目标函数,采用有限元分析方法优化框架结构材料的分布形成类桁架连续体.最后将... 采用正交纤维增强材料模型,在弱的基材料内沿正交方向嵌入致密的杆件,以节点的密度和方向作为设计变量.在水平荷载作用下,以节点在任意一点水平方向的位移为目标函数,采用有限元分析方法优化框架结构材料的分布形成类桁架连续体.最后将结果应用于工程实例,并采用ANSYS进行对比分析. 展开更多
关键词 拓扑优化 有限元法 类桁架连续体 框架结构
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基于类桁架连续体的柔性机构拓扑优化设计 被引量:1
4
作者 赵丹 周克民 《福州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期417-423,共7页
以各向异性类桁架连续体为材料模型,以材料在结点位置的密度和主轴方向作为设计变量.结点在指定方向的位移为目标函数,根据有限元分析得到的应力应变场,采用优化准则法优化材料分布形成类桁架连续体.在微机电系统中可直接用各向同性材料... 以各向异性类桁架连续体为材料模型,以材料在结点位置的密度和主轴方向作为设计变量.结点在指定方向的位移为目标函数,根据有限元分析得到的应力应变场,采用优化准则法优化材料分布形成类桁架连续体.在微机电系统中可直接用各向同性材料,还可通过引入微小间隙使各向同性材料具有方向性.因材料在设计域内是连续分布的,不需要抑制中间密度,避免了其他拓扑优化方法中普遍存在的棋盘格现象、网格依赖性以及局部极值等数值不稳定问题.提供几个算例,并和已有结果进行比较,说明了此方法的有效性. 展开更多
关键词 拓扑优化 柔性机构 类桁架连续体 有限元法
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基于类桁架材料的Hermite有限元优化方法
5
作者 李霞 周克民 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期777-781,809,共5页
提出了一种采用高阶单元进行结构拓扑优化的方法。在设计域内优化杆件的C0阶连续分布场以形成类桁架连续体;采用Hermite矩形单元,推导了对应的类桁架材料的刚度矩阵;将结点位置的应变直接作为基本变量,并选择类桁架连续体中的有限杆件,... 提出了一种采用高阶单元进行结构拓扑优化的方法。在设计域内优化杆件的C0阶连续分布场以形成类桁架连续体;采用Hermite矩形单元,推导了对应的类桁架材料的刚度矩阵;将结点位置的应变直接作为基本变量,并选择类桁架连续体中的有限杆件,形成了近优化的离散杆系结构;通过弹性模量E=210GPa、允许应力σp=160MPa的悬臂结构、简支结构、多个荷载作用下的悬臂梁等典型数值算例验证了该方法的有效性。结果表明:在有限元自由度和迭代次数相同的条件下,应力约束最大误差由双线性矩形单元的6%减小到0.01%。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 有限元方法 类桁架连续体 Hermite有限元
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三杆类桁架材料模型多工况最小柔度优化 被引量:4
6
作者 周克民 李霞 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期16-20,共5页
研究了多工况结构柔度最小化方法。提出了3杆类桁架连续体材料模型。推导了该材料的刚度矩阵及其导数。通过优化杆件分布场得到优化的类桁架连续体。克服了目前普遍采用单元的"有"和"无"表示结构拓扑的轮廓粗糙、... 研究了多工况结构柔度最小化方法。提出了3杆类桁架连续体材料模型。推导了该材料的刚度矩阵及其导数。通过优化杆件分布场得到优化的类桁架连续体。克服了目前普遍采用单元的"有"和"无"表示结构拓扑的轮廓粗糙、锯齿状边界问题。结点位置的杆件密度和方向作为设计变量,杆件在单元内的密度和方向通过结点位置的数值插值得到,并且在单元内连续变化。由于没有抑制中间密度,完全不存在数值不稳定问题。类桁架连续体由于与杆系结构有明确的对应关系,可以合理地转化杆系结构。选择杆件分布场中的部分杆件可以形成杆系结构。如果再进一步作尺寸和形状优化就可以得到最终的拓扑优化结构。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 类桁架连续体 柔度 多工况
原文传递
位移最小化的抗风柱的拓扑优化设计 被引量:1
7
作者 李霞 周克民 《华侨大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第4期449-454,共6页
通过对抗风柱的分析,得出抗风柱的拓扑优化模型.分析抗风柱在不同长细比时的处理方法,即在抗风柱的长细比较大的时候可以采取将柱分段,将每段划分有限元网格,进行有限元分析.每一段的处理方法和最终结果是相同的.优化基结构采用各向异... 通过对抗风柱的分析,得出抗风柱的拓扑优化模型.分析抗风柱在不同长细比时的处理方法,即在抗风柱的长细比较大的时候可以采取将柱分段,将每段划分有限元网格,进行有限元分析.每一段的处理方法和最终结果是相同的.优化基结构采用各向异性类桁架连续体材料模型,以材料在结点位置的密度和主方向为设计变量,结点在指定方向的位移为目标函数.采用优化准则法,借助有限元分析,优化材料分布场形成类桁架连续体,得到抗风柱的优化结果. 展开更多
关键词 拓扑优化 类桁架连续体 抗风柱 有限元法
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