桁架结构形状与尺寸组合优化

提出了一种渐进优化方法 ,通过分离设计变量 ,分别采用渐进节点移动法和满应力法优化桁架结构的形状和尺寸。通过循环迭代 ,耦合形状和尺寸变量间的相互作用关系 ,以期得到结构的最小重量。结构受到应力、局部稳定和节点位移等多种约束。最优解由初始结构设计渐进得到。

面向结构形状控制的压电纤维复合薄膜驱动器布局方式与控制参数协同优化设计

能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一定数量的MFC驱动器条件下,通过驱动器布局与控制参数的协同设计,以实现类翼面平板结构具有理想形状的最优控制设计方法。以驱动器的铺设位置、铺设角度、层数、对称性以及控制电压为设计变量,以驱动器的击穿电压、铺设位置限制等为约束,建立多参数下的协同优化设计模型。数值算例以类机翼平板的弯曲、扭转、弯扭型面作为理想型面,以实际型面与理想型面在81个参考点位置的均方差为评价指标,设计获得弯曲、扭转和弯扭组合型面的均方差分别为9.977×10–5、4.394×10–4和5.308×10–4,实现了较高的变形控制精度。研究了驱动器数量对变形精度的影响,制作了具有6个驱动器的类翼面平板结构测试平台,仿真与试验结果高度吻合,从而验证了所提出的驱动器布局与控制电压协同优化设计模型的有效性和可行性。

基于风压分布特性的折叠网壳结构形状优化研究

针对风敏感结构折叠网壳存在抗风不利区域和风压梯度变化较大的力学行为,为优化其在风荷载作用下的表面风压分布,降低结构的风致响应,基于流体动力学基本原理和大气边界层基本理论,运用Fluent软件对折叠网壳结构风压分布进行数值模拟的基础性研究,对比风洞试验结果,确定复杂体型结构数值模拟的计算域尺寸、计算域离散和湍流模型等关键参数的选取。在此基础上对8种折叠网壳结构形状优化方案进行分析,得到其分区体型系数和体型系数的标准差,对比结构初始形态表面风压,最终得到具有良好抗风性能的最优方案,化解了结构的不利风压分布。结果表明,CFD数值分析技术能够有效地解决风敏感结构在风荷载作用下的形状优化问题,为结构体型优化和研发新型野营房屋提供了一个设计方法和理论依据。

MEMS用平面弹簧结构形状与刚度关系的研究

平面微型弹簧是微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)中一种常用的弹性元件。在平面微型弹簧的设计与应用中,弹簧的刚度系数是其一个非常重要的参数。弹簧的刚度系数是由弹簧的形状、结构、尺寸和弹簧的材料确定的。利用材料力学的能量法,研究平面微型弹簧基本结构、形状和其刚度系数的关系,为设计平面微型弹簧提供理论指导。

土工格网结构形状对内力传递及加筋作用的影响

为了对不同土工格网的结构形状对其内力传递的影响进行分析,通过与正方形及等边菱形土工格网进行比较,指出正六边形土工格网能使荷载均匀地扩散到所铺设的较大范围内,初步阐明了正六边形土工格网所能发挥加筋作用的优越性。

基于拟满应力遗传算法的桁架结构形状优化设计

以拟满应力法和改进遗传算法为基础,提出了一种可以解决具有连续变量和离散变量的桁架结构形状优化问题的拟满应力遗传算法。该算法既充分利用了遗传算法全局寻优能力强的特点,也发挥了力学准则法局部寻优长处,具有很高的搜索效率。用拟满应力遗传算法解决15杆桁架结构形状优化问题的结果表明,这是一种解决具有连续、离散混合变量的桁架结构优化设计问题的很有效方法。

Ng10二通插装阀结构形状及参数的试验研究

本文提出了测量Ng10二通插装阀静,动态性能的试验方法,测试了阀套开口形状、各种尾部结构的阀芯、阀芯行程、阀芯锥度、控制盖板阻尼孔尺寸等结构形状参数对插装阀静、动态性能的影响,并对试验结果进行了对比分析.在此基础上.确定了本文述及条件下的最佳结构形状和参数.

结构形状优化与智能模型化

阻碍形状优化软件广泛应用的障碍之一是依据自然设计度量描述和建立设计模型、分析模型、优化模型以及实现三个模型之间的转换.本文称这一困难为结构形状优优设计软件的适用性.本文提出了一种方法用来动态地确定平面连续体结构形状优化过程中的边界,应用基于人工智能方法的启发式规则与技术,自动生成由设计单元法表示的几何模型,也就是将一个结构自动剖分成若干个大的四边形映射单元.这些大单元对于进一步的网络生成是必要的,同时也是向全自动计算机辅助形状优化系统前进的重要一步.

金、铂纳米结构形状控制合成及其生长机制研究

贵金属及其材料因具有独特的物理、化学性质和重要应用而在国民经济、国防建设及社会发展中起着重要作用,既是国防建设中的战略物资,又是社会可持续发展的关键材料.贵金属纳米材料因纳米结构固有的量子尺寸效应、

结构形状优化设计的综合方法

本文提出了综合应用有限元和Bézier或B样条曲线曲面进行静力线弹性结构形状优化设计的模型。在该模型下进行了结构形状设计灵敏度分析,导出了伴随变量法计算公式。最后将该模型用于梁结构形状的优化设计,并给出了算例。

基于等几何边界元法的声屏障结构形状优化分析

对声屏障结构进行优化设计是提高其降噪性能的有效解决方案,并具有重要实际意义。已有工作集中于对简单结构进行局部优化或对简单的整体结构进行尺寸优化,由于采用传统几何插值方法描述结构形状,难以灵活地控制形状变化,并需进行网格重构,限制了对声屏障整体结构的优化设计。采用等几何分析方法,实现几何模型与分析模型的同一表达,以非均匀有理B样条(NURBS)建模的控制点坐标为设计变量,以声影区参考点声压幅值在一定频带上的均值为目标函数,满足多约束条件下的目标函数最小为设计目标,建立基于等几何分析(IGA)和边界元法的结构声学优化数学模型,并采用移动近似算法(MMA)进行二维声屏障结构形状优化分析,算例证明该方法有效提高优化设计的灵活性。

三维连续体结构形状优化设计

借助于一种名为“函数识别器”的工具，采用“二级控制”法，实现了用设计变量控制网格变动的目的。除此之外，又在单刚对设计变量的导数计算、目标函数的敏度计算方面，提出了新的解决方案。最后给出两个算例，验证了以上方法是切实可行的。

结构形状对密闭胞元抗射流侵彻性能的影响

针对液态复合装甲抗射流侵彻性能与胞元的结构形状密切相关性,研究了密闭胞元的结构形状对抗射流侵彻性能的影响。利用LS-DYNA有限元软件进行了数值仿真,分析了结构形状为四边形、圆形、六边形的3种密闭胞元对射流冲击波的反射能力和密闭胞元受到的压力、射流断裂时间及速度区间、剩余穿深、胞元内壁变形等参量,得出圆形密闭胞元反射冲击波的能力最优;圆形密闭胞元的抗射流侵彻能力最强,表现为剩余穿深最小,干扰射流头部速度区间最大;六边形密闭胞元的抗射流干扰能力稍小,干扰射流颈部速度区间最大,吸能最大,变形小且稳定性好;四边形密闭胞元的抗射流侵彻能力最差,内壁变形的振动幅度最大。为研究多胞结构液态复合装甲提供了结构上的设计依据。

枪钻头部的结构形状

ELDORADO枪钻加工深孔的直线度可达0.025/300mm,孔径偏差在±0.013之内,孔表面粗糙度均方根值可达0.1μm。该公司研制的枪钻,结构形式很多,尤其是钻头导向块布置形式与通常的标准型枪钻不同,本文仅就这方面的几个问题进行论述。一、枪钻头部主要受力分析枪钻是具有导向块的深孔加工刀具。在钻孔时,钻头上有三种作用力:即切削力。

机械工程中结构形状的优化设计

建立形状优化的解析敏度分析技术，并将该技术与通用的机械工程优化设计相结合，用这种新算法对二维平面应力下的弹性体进行形状优化。在优化本文的例题时，采用加权求和法处理该例题的多目标问题，最后获得满意的结果。

气动元件结构形状对流量特性参数的影响

虽然气动元件的内部结构比较复杂,但可以把它看成是由许多节流口组合起来的。利用节流口串接理论进行分析,可以得出许多重要结论,这些结论为实验所证实。该文还对结构形状与S值及b值的关系进行了分析研究。

燃烧室结构形状对柴油机经济性和排放的影响

对于直喷式柴油机来说，燃烧室结构形状直接影响到燃烧室的气体运动及燃烧过程的进行．最终影响柴油机的经济性和排放性能．本文从小型直喷式柴油机的燃烧过程出发，通过试验对比．结合缸内燃烧放热过程的计算，分析探讨了三种燃烧室结构形状对燃烧放热及柴油机性能的影响，为设计开发新产品提供一定的参考依据．

三维边界元法在曲轴结构形状优化中的应用

本文推导了三维边界元表面应力导数和重量导数计算公式,采用作者研制的基于边界元法的三维结构形状优化设计程序,完成了492Q发动机曲轴的形状优化设计,从而把三维形状优化引入到内燃机零件设计中。在计算中采用5个设计变量,允许整个曲柄臂在三维空间上变化,使用一个有效的简化模型,采用约束变尺度优化方法,仅用7次迭代就得到最优解。以原曲柄臂的最大应力、变形水平作为约束条件,使曲柄臂的重量减轻17.2％,取得较显著的优化效果。