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基于改进BESO法连续体结构拓扑优化研究
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作者 南波 王露婕 +2 位作者 梁家聪 迟远鹏 刘文合 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期583-593,共11页
拓扑优化与传统尺寸优化和形状优化相比,提供了更广泛的设计灵活性,其应用越来越广泛。伴随着结构拓扑优化的发展,其优化方法也在不断进步,因此,其方法的研究凸显出重要的理论及工程应用价值。由于双向渐进结构优化方法(bi-directional ... 拓扑优化与传统尺寸优化和形状优化相比,提供了更广泛的设计灵活性,其应用越来越广泛。伴随着结构拓扑优化的发展,其优化方法也在不断进步,因此,其方法的研究凸显出重要的理论及工程应用价值。由于双向渐进结构优化方法(bi-directional evolutionary structural optimization,BESO)有很强的通用性,理论和程序实现简单,优化效率高,能够得到一系列黑/白分布的拓扑构型,正日益广泛地应用于工程实际当中。但双向渐进结构优化方法和其改进的方法在对于解决应力约束下的拓扑优化问题上一直都存在着不可忽视的问题。针对连续体结构,采用ABAQUS软件和改进双向渐进结构优化方法相结合来实现结构的拓扑优化,从而能够解决应力约束拓扑优化问题,进而证明其优越性以及应用在工程实例的可行性,详细描述BESO方法及其在工程领域中的应用,分析双向渐进结构优化方法成功的根本原因,以及相较于其他拓扑优化方法的优点,然后基于约束条件优化问题,提出约束条件与拓扑变量的关系。以结构应变能最小化为目标,利用拉格朗日方法推导出以应力约束作为约束条件,对C形夹、工字钢梁结构进行拓扑优化,验证了改进双向渐进结构优化法的有效性,提高了材料利用率,从而验证了改进双向渐进结构优化法在实际工程中的可行性。 展开更多
关键词 拓扑优化 改进BESO法 有限元分析 最小应变能
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考虑质量约束的多相材料结构拓扑优化新方法 被引量:1
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作者 武星 封硕 +2 位作者 齐峻 韩启东 何芝 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期484-490,共7页
提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ方法.与传统双向渐进法的体积约束不同,本文算法以质量作为约束条件,并采用多相材料插值方案实现了多相材料的优化分布.通过大量... 提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ方法.与传统双向渐进法的体积约束不同,本文算法以质量作为约束条件,并采用多相材料插值方案实现了多相材料的优化分布.通过大量的算例,证明了算法的稳定性和有效性.与传统双向渐进法相比,新算法在相同约束条件下能有效地提高结构刚度.同时,为了获得干净的拓扑,该算法提出了在交叉变异过程中使用的双惩罚算子来实现干净的拓扑结构.结果表明,该算法能较好地实现结构的轻量化设计. 展开更多
关键词 拓扑优化 质量约束 双向渐进法(BESO) 快速非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ) 多相材料插值方案
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基于双尺度拓扑优化的多相材料结构设计方法
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作者 武星 齐峻 《南方农机》 2023年第3期36-38,42,共4页
针对双尺度优化问题,研究小组提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ。通过基于能量的均匀化理论推导非均质材料的有效性质,并采用多相材料插值方案实现双尺度结构多相... 针对双尺度优化问题,研究小组提出了一种将双向渐进法(BESO)与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的拓扑优化方法,称为BESO-NSGA-Ⅱ。通过基于能量的均匀化理论推导非均质材料的有效性质,并采用多相材料插值方案实现双尺度结构多相材料的拓扑优化。为了获得“干净”的拓扑,BESO-NSGA-Ⅱ算法提出了在交叉变异过程中使用双惩罚算子来实现“干净”的拓扑结构。通过算例并与经典BESO算法进行对比,验证了BESO-NSGA-Ⅱ算法的稳定性和有效性及其获得收敛解的能力,以期为后续的双尺度拓扑优化研究提供参考依据。 展开更多
关键词 双尺度优化 双向渐进法(BESO) 快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ) 多相材料插值方案
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基于应力及其灵敏度的结构拓扑渐进优化方法 被引量:82
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作者 荣见华 姜节胜 +2 位作者 胡德文 颜东煌 付俊庆 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期584-591,共8页
在导出应力灵敏度的基础上,建立了一种改进的基于应力及其灵敏度的结构拓扑双方向渐进优化算法.该方法是对传统ESO和BESO方法的改进和完善.算例表明该方法能较大程度减少解的振荡状态数,获得更佳的拓扑结构.具有概念上的简洁性和应用上... 在导出应力灵敏度的基础上,建立了一种改进的基于应力及其灵敏度的结构拓扑双方向渐进优化算法.该方法是对传统ESO和BESO方法的改进和完善.算例表明该方法能较大程度减少解的振荡状态数,获得更佳的拓扑结构.具有概念上的简洁性和应用上的有效性. 展开更多
关键词 结构渐进优化 结构拓扑优化 有限元分析 应力分析 灵敏度分析 结构分析 ESO BESO
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基于柔性机构的机翼前缘变形多目标优化 被引量:7
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作者 葛文杰 朱鹏刚 +1 位作者 刘世丽 张永红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期211-217,共7页
全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性... 全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性要求等问题,建立了多目标优化函数;采用遗传算法(GA)和双向渐进结构优化法(BESO)相结合,应用于Matlab与Ansys,通过二次优化,获得了稳定的最优解,不仅实现编程模块化,而且提高了优化效率。最后,对结果进行Ansys仿真分析和模型实验验证。结果表明:仿真结果和模型实验结果一致,该方法是可行的。 展开更多
关键词 变形柔性机翼 拓扑优化 遗传算法 全柔性机构 BESO
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一种基于自适应单元删除率的BESO方法 被引量:1
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作者 匡兵 林瑞 +1 位作者 刘夫云 周峰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期144-151,共8页
在ESO中采用动态删除率能有效地提高优化效率和稳定性,但现有的动态删除率策略都含有经验参数,确定删除率的过程较为复杂。本文提出了一种用于BESO的无经验参数自适应单元删除率确定方法。通过分析单元删除率对优化稳定性的影响,得到了... 在ESO中采用动态删除率能有效地提高优化效率和稳定性,但现有的动态删除率策略都含有经验参数,确定删除率的过程较为复杂。本文提出了一种用于BESO的无经验参数自适应单元删除率确定方法。通过分析单元删除率对优化稳定性的影响,得到了结构优化过程中单元删除率的理想变化规律和单元灵敏度均匀化信息对删除率的影响情况,并据此分析了经验参数引入的原因,从而构造了评价单迭代步的单元灵敏度均匀化程度指标。然后,基于单迭代步的单元灵敏度均匀化程度指标,构造了全部迭代步信息下的单元灵敏度均匀化程度相对指标,结合单元删除率的推荐范围值,给出了一种自适应于结构优化进程的单元删除率自适应函数。最后,给出了基于自适应单元删除率的BESO方法实现流程。经典算例的结果对比说明,本文方法在保证优化质量相近的情况下,具有更好的优化效率和稳定性。 展开更多
关键词 BESO 单元删除率 单元灵敏度 均匀化程度 自适应
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基于BESO方法的多孔微观结构材料优化设计 被引量:2
7
作者 闫晓磊 林逢春 +1 位作者 花海燕 谢露 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第8期165-168,共4页
轻质多孔微结构材料以其优异的性能,在工程中应用广泛。多孔材料的性能可通过设计其微结构几何构型来实现。首先通过均匀化方法,建立周期多孔材料的宏观性能与其微结构几何构型之间的关系;然后,针对双向渐进结构优化方法(Bidirectional ... 轻质多孔微结构材料以其优异的性能,在工程中应用广泛。多孔材料的性能可通过设计其微结构几何构型来实现。首先通过均匀化方法,建立周期多孔材料的宏观性能与其微结构几何构型之间的关系;然后,针对双向渐进结构优化方法(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization,BESO)中结构边界不够光滑的问题,采用形函数插值技术对边界单元进行细化处理,改进BESO方法;最后,基于改进的BESO方法,以材料体积模量和剪切模量最大化为目标,对多孔材料周期微结构进行拓扑优化设计,得到体积模量及剪切模量最大化的多孔材料微结构构型。 展开更多
关键词 BESO 微结构材料 均匀化 形函数
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基于改进BESO方法的多工况船体开孔孔形优化 被引量:3
8
作者 刘昆 郭德松 +1 位作者 王仁华 张延昌 《中国海洋平台》 2021年第4期1-8,共8页
以船体梁腹板开孔为研究对象,考虑船体复杂受力工况,基于含满意度权重因子的折中规划法,对传统双向渐进结构优化(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization,BESO)算法进行改进,将体积减轻比作为优化目标,孔边应力作为约束,... 以船体梁腹板开孔为研究对象,考虑船体复杂受力工况,基于含满意度权重因子的折中规划法,对传统双向渐进结构优化(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization,BESO)算法进行改进,将体积减轻比作为优化目标,孔边应力作为约束,提出一种适用于船体结构孔型的优化方法。在此基础上,基于ANSYS软件,通过二次开发编写改进BESO算法优化程序,对船体梁腹板的腰圆开孔进行优化设计,得到应力分布均匀且减重明显的开孔型式。优化结果表明,在满足结构强度的条件下,船体梁腹板减重30.01%,达到轻量化的目的。研究成果可为船舶结构设计优化提供参考。 展开更多
关键词 船体梁开孔 改进BESO方法 折中规划法 满意度理论 拓扑优化
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基于BESO方法的连续体结构动态特性多目标拓扑优化 被引量:1
9
作者 江旭东 刘克勤 +1 位作者 刘铮 滕晓艳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第5期80-86,共7页
为实现动态多目标下的拓扑优化结构设计,以结构动柔顺度最小化和固有频率最大化加权函数为目标,提出基于双向渐进结构优化方法(Bi-direction Evolutionary Structural Optimization, BESO)的连续体结构动态特性多目标拓扑优化方法。基... 为实现动态多目标下的拓扑优化结构设计,以结构动柔顺度最小化和固有频率最大化加权函数为目标,提出基于双向渐进结构优化方法(Bi-direction Evolutionary Structural Optimization, BESO)的连续体结构动态特性多目标拓扑优化方法。基于等效静载荷法(Equivalent Static Loads, ESL),将结构动刚度优化问题转化为多工步载荷作用下的线性静刚度优化问题,结合BESO方法实现结构多工况线性静态优化。分别归一化目标函数和灵敏度,避免不同性质目标函数及灵敏度的量级差异引起的数值奇异性。数值算例结果表明,结构体积约束、频率与动柔顺度综合目标均能渐进收敛于最优目标值,优化结构具有清晰的拓扑构型。随着柔顺度灵敏度、权重因子的减小,优化结构拓扑形式发生显著变化,其动刚度逐渐减小,而固有频率逐渐增加。所提出的频率-动刚度多目标拓扑优化方法能够提高结构动态特性,拓展了BESO方法对结构动力学拓扑优化问题的应用范围。 展开更多
关键词 连续体结构 动态特性 多目标拓扑优化 ESL方法 BESO方法
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BESO的焊点布置优化对白车身振动模态的影响
10
作者 张杰 罗明军 桑建兵 《安阳工学院学报》 2017年第4期17-19,28,共4页
为了研究车身焊点的焊接工艺,文中将双向渐进结构拓扑(BESO)优化应用于焊点布置的设计,有效改善乘用车车身的共振问题。首先,介绍了双向渐进结构拓扑(BESO)优化技术变革,然后建立了基于BESO的拓扑优化模型,最后针对白车身结构进行分区优... 为了研究车身焊点的焊接工艺,文中将双向渐进结构拓扑(BESO)优化应用于焊点布置的设计,有效改善乘用车车身的共振问题。首先,介绍了双向渐进结构拓扑(BESO)优化技术变革,然后建立了基于BESO的拓扑优化模型,最后针对白车身结构进行分区优化,并结合数值模拟与试验结合,有效地探讨了优化前后对车身振动模态的影响。 展开更多
关键词 焊点布置BESO 试验模态分析 拓扑优化 白车身
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拼焊板车门焊缝布置与尺寸优化设计方法研究 被引量:5
11
作者 陈刚强 李光耀 +1 位作者 孙光永 郭瑞泉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期103-109,共7页
传统拼焊板零件的焊缝线位置的确定是依靠工程经验来进行试错设计的,导致拼焊板的性能得不到充分的发挥。为了提高拼焊板零件的设计水平,集成双向渐进结构优化方法、灵敏性分析方法和尺寸优化方法,提出一套拼焊板零件设计的新方法。应... 传统拼焊板零件的焊缝线位置的确定是依靠工程经验来进行试错设计的,导致拼焊板的性能得不到充分的发挥。为了提高拼焊板零件的设计水平,集成双向渐进结构优化方法、灵敏性分析方法和尺寸优化方法,提出一套拼焊板零件设计的新方法。应用新方法进行了车门拼焊板系统的设计研究,研究结果表明,在保证拼焊板车门各种刚度性能要求指标下,车门系统减重12.5%。新方法能有效提高拼焊板零件的设计水平,一定程度上促进我国汽车工业的发展。 展开更多
关键词 拼焊板 焊缝线 BESO拓扑优化 尺寸优化 轻量化
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基于偶应力理论的双向进化结构优化法
12
作者 乔赫廷 高群 熊展 《机电工程技术》 2022年第7期10-14,44,共6页
拓扑优化是实现传统结构创新式构型设计的常用技术。在此领域内,变密度法已经成为目前结构优化设计的主流算法。这种算法基于经典介质理论,不包括材料尺度参数,无法捕捉微观结构的信息。为此,应用双向进化结构优化法取代变密度法,并结... 拓扑优化是实现传统结构创新式构型设计的常用技术。在此领域内,变密度法已经成为目前结构优化设计的主流算法。这种算法基于经典介质理论,不包括材料尺度参数,无法捕捉微观结构的信息。为此,应用双向进化结构优化法取代变密度法,并结合偶应力理论而不是经典理论构建了优化列式来进行拓扑优化设计,最终将两种优化算法得到的结果作对比,以呈现出不同尺度下结构的不同构型。结果表明,在以结构刚度最大化为目标的设计中,偶应力介质的结果取决于尺度参数的大小,最优结果具有明显的尺度效应。通过几个数值算例证明了这种方法适用于具有与单元尺寸相当的固体材料的结构单元设计,并且拓展了针对微型结构设计问题的技术手段。 展开更多
关键词 拓扑优化 偶应力 尺度效应 BESO
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渐进结构优化法(ESO)和双向渐进结构优化法(BESO)的近期发展 被引量:46
13
作者 谢亿民 黄晓东 +2 位作者 左志豪 唐继武 荣见华 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期462-471,共10页
本文介绍渐进结构优化法和双向渐进结构优化法的近期发展和主要研究成果.从理论层面对该方法的合理性、连续体拓扑优化在多种工程问题中的应用,以及计算机软件的具体实现,进行了阐述及算例演示.这些结果充分展示了渐进结构优化法解决实... 本文介绍渐进结构优化法和双向渐进结构优化法的近期发展和主要研究成果.从理论层面对该方法的合理性、连续体拓扑优化在多种工程问题中的应用,以及计算机软件的具体实现,进行了阐述及算例演示.这些结果充分展示了渐进结构优化法解决实际工程优化设计问题的能力,以及其通过现有成熟建模界面广泛应用于日常建筑和机械结构设计的可行性. 展开更多
关键词 渐进结构优化法 结构拓扑优化 优化设计 BESO 连续体结构 结构优化软件
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基于自适应有限元的双向渐进结构优化法 被引量:2
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作者 王思文 陈敏志 张旭明 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第13期3786-3789,3807,共5页
将自适应有限元分析方法和双向渐进结构优化法结合,提出一种改进的Delaunay网格剖分方法和综合考虑应力及网格密度两个因素的网格删除准则。编制了基于自适应有限元分析的双向渐进结构优化法流程图。通过典型算例分析,证明这种基于自适... 将自适应有限元分析方法和双向渐进结构优化法结合,提出一种改进的Delaunay网格剖分方法和综合考虑应力及网格密度两个因素的网格删除准则。编制了基于自适应有限元分析的双向渐进结构优化法流程图。通过典型算例分析,证明这种基于自适应有限元的双向渐进结构优化法可行、有效。 展开更多
关键词 拓扑优化 自适应有限元 双向渐进结构优化(BESO)
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基于改进BESO算法的带隔板薄壁方管耐撞性拓扑优化 被引量:6
15
作者 王章骏 许平 +2 位作者 邢杰 赵紫亮 蔡隽堃 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1573-1581,共9页
为了提高带隔板薄壁方管的耐撞性能,实现吸能管轻量化的设计目标,采用改进的双向渐进结构优化法(BESO)对吸能管进行拓扑优化。针对传统BESO算法不能满足带隔板吸能管压溃过程中管壁与隔板的作用不同而导致的优化目标不同的问题,提出多... 为了提高带隔板薄壁方管的耐撞性能,实现吸能管轻量化的设计目标,采用改进的双向渐进结构优化法(BESO)对吸能管进行拓扑优化。针对传统BESO算法不能满足带隔板吸能管压溃过程中管壁与隔板的作用不同而导致的优化目标不同的问题,提出多设计域优化目标分离法;针对优化过程中的模型信息储存问题,提出克隆体法。代码采用Python编写,与ABAQUS无缝对接。研究结果表明:拓扑优化后的结构比之原始结构,质量下降了27.98%,比吸能提高了30.89%,验证了所提算法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 带隔板薄壁管 拓扑优化 耐撞性 BESO算法
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油船货舱结构拓扑优化工程应用 被引量:6
16
作者 滕晓燕 孙利 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期944-949,共6页
基于双向渐进结构优化方法,采用自编程的形式,结合成熟的有限元计算处理程序,对某型油船货舱船体横向强框架和水平桁进行了拓扑优化设计;并提出一套适用于复杂船体结构拓扑优化设计流程,包括船体结构的拓扑优化基结构合理选取以及多工... 基于双向渐进结构优化方法,采用自编程的形式,结合成熟的有限元计算处理程序,对某型油船货舱船体横向强框架和水平桁进行了拓扑优化设计;并提出一套适用于复杂船体结构拓扑优化设计流程,包括船体结构的拓扑优化基结构合理选取以及多工况下油船货舱结构拓扑优化的加权系数的选取方式等。最终提取得到了合理且原创的拓扑构型,并将其成功地应用到新船型结构设计之中,使新船型的横向强框相较传统油船重量减轻28.6%,单位长度内货舱区结构的重量减轻5.4%。 展开更多
关键词 BESO 拓扑优化 拓扑基结构 应变能 拓扑构型
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A Parameter-Free Approach to Determine the Lagrange Multiplier in the Level Set Method by Using the BESO 被引量:1
17
作者 Zihao Zong Tielin Shi Qi Xia 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2021年第7期283-295,共13页
A parameter-free approach is proposed to determine the Lagrange multiplier for the constraint of material volume in the level set method.It is inspired by the procedure of determining the threshold of sensitivity numb... A parameter-free approach is proposed to determine the Lagrange multiplier for the constraint of material volume in the level set method.It is inspired by the procedure of determining the threshold of sensitivity number in the BESO method.It first computes the difference between the volume of current design and the upper bound of volume.Then,the Lagrange multiplier is regarded as the threshold of sensitivity number to remove the redundant material.Numerical examples proved that this approach is effective to constrain the volume.More importantly,there is no parameter in the proposed approach,which makes it convenient to use.In addition,the convergence is stable,and there is no big oscillation. 展开更多
关键词 Lagrange multiplier threshold of sensitivity BESO method level set method topology optimization
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基于BESO算法的邮轮结构开孔拓扑优化
18
作者 仇成刚 郭德松 +3 位作者 刘昆 张延昌 鞠理扬 吴晓源 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2022年第S01期248-255,共8页
以大型邮轮舱段中的船底旁桁材结构为研究对象,采用结构优化算法,对大型豪华邮轮船底桁材结构进行开孔,并对其结构加以优化。结合多工况的船体结构优化的BESO算法,在特定的设计域内进行结构拓扑优化。在此基础上,分析了10种工况下优化... 以大型邮轮舱段中的船底旁桁材结构为研究对象,采用结构优化算法,对大型豪华邮轮船底桁材结构进行开孔,并对其结构加以优化。结合多工况的船体结构优化的BESO算法,在特定的设计域内进行结构拓扑优化。在此基础上,分析了10种工况下优化开孔前后最大应力、平均应力和体积的变化,并对孔型结构进行了优化,以分析新开孔的力学性能。优化结果显示,在满足船体刚度的条件下,优化后,新式开孔的最大应力比优化前提高了44.26%。开孔后的面积比优化后减少51%,达到了轻量化的目的。研究结果可以用于指导船体建造。 展开更多
关键词 邮轮结构开孔 BESO算法 拓扑优化 孔型优化 开孔重建
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基于拓扑优化算法的嵌合可伸缩玻璃栈桥重型旋转舞台设计 被引量:1
19
作者 王卫东 王雪 +1 位作者 余小琴 王艳 《机械研究与应用》 2022年第3期74-78,共5页
现代舞台设计和优化主要集中于设备优选及机构设计,忽略了大型舞台装备材料结构性能的优化。结构性能的优化对降低材料成本、减少在役期间能耗、提高产品性能具有重要作用。此研究首先完成目标旋转舞台的机构及框架设计,然后利用双向渐... 现代舞台设计和优化主要集中于设备优选及机构设计,忽略了大型舞台装备材料结构性能的优化。结构性能的优化对降低材料成本、减少在役期间能耗、提高产品性能具有重要作用。此研究首先完成目标旋转舞台的机构及框架设计,然后利用双向渐进结构优化算法对旋转舞台的旋转部和伸缩部进行以满足承重条件的结构拓扑优化设计,最后对优化前后的方案进行仿真实验对比。结果表明,在满足承重性能条件下目标对象收敛于较优的形态,所应用的拓扑优化算法自动生成结构合理、有机的形态,达到了轻量化设计目的,对舞台设备在服役期节能减排和提高产品整体效能具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 旋转舞台设计 拓扑优化 BESO算法 室外剧场
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材料多等级双向演化结构优化算法
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作者 张鹄志 黄垚森 +1 位作者 李永贵 尹斌 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1726-1733,共8页
经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元... 经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元在不同材料等级间的升降,开发出材料多等级BESO算法。通过深梁算例对比新算法与经典BESO算法在优化能力上的差异,并探讨材料等级数对优化过程和结果的影响。研究结果表明:算例在优化运行至折算体积率为0.3时,单一材料的经典BESO算法,双材料、三材料和四材料的材料多等级BESO算法,解的柔顺度指标分别为0.818×10^(4),0.785×10^(4),0.775×10^(4)和0.768×10^(4)N·mm,耗时分别为4,8,12和18 min。算例在优化运行至绝对体积率为0.3时,三材料的材料多等级BESO解中占比高的材料2和材料3,变异系数分别为0.11和0.26,而经典BESO解中单一材料的变异系数为4.88。因此,与经典BESO算法相比,材料多等级BESO算法可以得到柔顺度更低,更符合优化目标的解,即更优的解。同时演化出的杆系结构拓扑更清晰,材料利用率更高。材料等级数越多,越能通过不同等级的材料分布反映构件受力机理,显微构件受力细节,但会引起耗时增加,实际优化应用时应权衡精度与效率以选择合适材料等级数。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 BESO算法 材料多等级 结构柔顺度
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