全柔性微型机构的拓扑优化设计技术研究

提出一种全柔性机构拓扑优化设计的新方法。用折衷规划法建立了柔性机构的多目标优化设计模型,在优化目标中引入运动学函数和结构函数分别表示柔性机构设计对机构柔性和结构刚度的要求,并采用伴随敏度分析法进行优化设计的敏度分析。将传统凸规划方法中的移动渐近线方法(MMA)推广到连续体的结构拓扑优化设计中,并形成一种新的具有全局收敛特点的移动渐近线方法(GCMMA)。对柔性机构拓扑优化设计中出现的数值计算困难问题进行了分析和研究,并提出一种改进的SIMP密度-刚度插值模型,该模型能有效消除机构中出现的棋盘格式和网格依赖性,并能明显减弱单点铰链连接问题。通过典型算例证明了本文方法的有效性,并对算例结果进行了快速原型制造。

多工况下连续体结构的多刚度拓扑优化设计和二重敏度过滤技术

针对多工况载荷条件下连续体结构拓扑优化设计的研究现状 ,以各载荷下对应结构的最小柔度作为目标函数 ,基于带权重的折衷规划法和SIMP密度函数插值模型 ,提出并建立了多载荷条件下线弹性连续体结构拓扑优化设计的数学模型 .对优化过程中出现的棋盘格式和网格依赖性等数值计算问题进行了研究 ,在此基础上提出一种二重敏度过滤技术 ,该方法能有效消除优化结构中的棋盘格式 ,并使优化结构体现出较好的网格无关性 .通过几个典型的算例证明了该文方法的有效性 .

传热结构的多目标拓扑优化设计研究

深入分析了传热结构多目标拓扑优化设计中的几个关键问题。提出了基于结构柔度最小化和结构散热弱度最小化的多目标拓扑优化设计方法,建立了传热结构的多目标拓扑优化设计模型,推导了传热结构多目标拓扑优化中用于迭代分析求解的优化准则算法和敏度分析方程。通过数值计算验证了理论和算法的有效性。

连续体结构的拓扑优化设计

对基于有限元数值求解技术的连续体结构的拓扑优化设计技术进行了综述.利用密度-刚度插值格式和优化准则方法,以结构的柔度最小化作为优化的目标函数,论述并建立线弹性结构的静力学拓扑优化设计的数学模型和设计变量显示的迭代格式;基于数学规划方法中的一种凸规划方法--移动渐近线方法和密度方法,以结构的频率最:大化作为优化的目标函数,论述并建立了特征值问题拓扑优化设计的数学模型和设计变量隐式的更新方法.对多目标拓扑优化问题、柔性机构的拓扑优化问题以及多物理场拓扑优化设计问题进行了讨论.对优化结构中出现的棋盘格式和网格依赖性等数值计算问题进行剖析和讨论,介绍和分析了目前解决数值计算问题常见的方法,在此基础上对边界扩散现象进行了讨论.给出了连续体结构拓扑优化设计的程序流程,并用Matlab程序实现了算法,通过几个典型的算例证明所综述方法的有效性.

基于VRML-OpenGL的虚拟场景构建与应用

在分析VRML语言数据结构特点的基础上,介绍了建立VRML三维数据场景树,并借助OpenGL技术实现显示和交互的可视化技术。并以用于科技馆科普展览教育的虚拟装配流水线为应用背景,给出了具体的实现方案。