收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于EFG法的连续体结构模态拓扑优化研究

陈敏  
【摘要】: 拓扑优化是继尺寸优化和形状优化以后,在结构优化领域出现的又一个新的研究方向,而模态拓扑优化则比静态拓扑优化要更复杂。目前大多数拓扑优化的数值计算都是建立在有限元法分析基础上。本文基于一种新的数值计算方法——无网格Galerkin法,并开展了二维连续体结构模态拓扑优化的研究,主要研究内容如下: 1.阐述了无网格Galerkin法的近似方法—移动最小二乘法(MLS)的基本原理;利用罚函数法施加边界条件,建立了连续体结构振动的运动方程和自由振动的特征方程。通过编写程序对算例进行了模态分析,并将所得结果与有限元结果进行对比分析,证实了无网格Galerkin法应用于结构模态分析的可行性。 2.利用变密度法(SIMP)插值模型和优化准则法(OC),选取高斯点处相对密度为设计变量,结构第一阶自由振动频率最大为目标函数,建立了基于无网格Galerkin法的二维连续体结构模态拓扑优化模型;通过推导其灵敏度计算公式,得到了设计变量的迭代格式,并利用敏度过滤技术来消除棋盘格现象,完成了2个算例的模态拓扑优化,并与有限元分析结果进行了对比,所得结果验证了本文所建立算法的正确性。 3.阐述了拓扑优化过程中存在的数值不稳定现象;选取节点相对密度为设计变量,结构第一阶自由振动频率最大为目标函数,提出了一种无网格Galerkin法连续体结构拓扑优化模型,推导了其灵敏度分析算法,并针对模态拓扑优化过程中出现的局部模态和重频现象,提出了解决的办法;对固支且开孔的梁结构进行了模态拓扑优化,结果表明选取节点密度作为设计变量,能够消除拓扑优化过程中出现的棋盘格现象。 4.对完成模态拓扑优化后的频率变化规律进行了分析;针对拓扑优化结果对背景网格的依赖性问题进行了讨论,提出了背景网格划分的建议。 总之,本文将EFG法应用于连续体结构模态拓扑优化问题中,并改进了优化模型使其能有效地消除棋盘格等数值不稳定性现象,提高了计算效率,并为结构模态拓扑优化提供了新的思路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李学修;黄虎;刘长虹;;拓扑优化方法在轻卡车身结构改进中的应用[J];上海工程技术大学学报;2007年01期
2 康金春;;沥青混合料空隙率拓扑优化研究[J];辽宁师专学报(自然科学版);2010年02期
3 谭中富,孙焕纯;空间桁架结构拓扑优化设计的线性规划方法[J];工程力学;1992年04期
4 宫赫,朱兴华,朱东;拓扑优化在骨结构模拟中的应用[J];吉林工业大学自然科学学报;2000年02期
5 徐斌,吴克恭,姜节胜;桁架结构动力学拓扑优化设计解的存在性探讨[J];机械科学与技术;2002年04期
6 夏利娟,吴嘉蒙,金咸定;工程结构的拓扑优化设计研究(英文)[J];船舶力学;2002年06期
7 左孔天,陈立平,钟毅芳,王书亭,张云清;基于人工材料密度的新型拓扑优化理论和算法研究[J];机械工程学报;2004年12期
8 柯曾言;;某型飞机的某零部件优化设计分析[J];洪都科技;2005年04期
9 陈茹雯;李守成;吴小平;;基于有限元法的拓扑优化技术在某军车车身骨架设计中的应用研究[J];汽车工程;2006年04期
10 刘英舜;高明太;刘光华;;某卡车驾驶室拓扑优化设计[J];拖拉机与农用运输车;2006年06期
11 朱军祚;王正中;方寒梅;孙丹霞;谌磊;;拓扑优化在大型弧形钢闸门优化布置中的应用[J];人民黄河;2007年06期
12 王伟;;机翼结构拓扑优化的一种新渐进结构优化方法[J];飞机设计;2007年04期
13 葛文杰;黄杰;杨方;;拓扑优化技术及其在汽车设计中的应用[J];机床与液压;2007年08期
14 周星亮;黄妙华;;车身骨架结构拓扑优化设计综述[J];北京汽车;2008年04期
15 周星亮;黄妙华;;车身骨架结构拓扑优化设计综述[J];城市车辆;2008年07期
16 周星亮;黄妙华;;车身骨架结构拓扑优化设计综述[J];轻型汽车技术;2008年Z2期
17 边炳传;隋允康;李善坡;;拓扑优化在变压器吊耳设计中的应用[J];力学与实践;2008年05期
18 于多年;王登峰;汪振华;王建勇;;基于拓扑优化的重型货车驾驶室轻量化技术研究[J];汽车技术;2009年09期
19 沈安林;肖守讷;;车体结构多目标拓扑优化设计探讨[J];铁道机车车辆;2011年03期
20 康元春;刘溪明;焦云山;;基于拓扑优化的六缸发动机缸体轻量化研究[J];汽车零部件;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭能;周友国;雷刚;王伦;;重型汽车变速箱箱体拓扑优化[A];2010重庆汽车工程学会年会论文专辑[C];2010年
2 牛东振;赵雅欣;晏明生;朱胜利;;飞机地板支持结构优化设计研究[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
3 李杰;刘威;卫书麟;;生命线工程网络抗震拓扑优化研究[A];第三届全国城市与工程安全减灾学术研讨会论文集[C];2010年
4 刘易军;宫赫;董欣;朱东;孟广伟;;基于骨重建理论及拓扑优化思想的胫骨上端模拟[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
5 冷国俊;;大型反射面天线机电场耦合模型及其在65m口径天线设计中的应用[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
6 袁大义;;优化设计在壳体结构设计中的应用[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
7 罗超;王琮;任翠青;秦立成;;大型起重船臂架结构拓扑优化设计研究[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 何建军;姜节胜;;连续体结构动力学拓扑优化的一种混合方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 叶红玲;隋允康;;ICM结构拓扑优化方法中过滤函数的探讨[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 沙巍;陈长征;;基于OptiStruct的次镜组件柔性铰链[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓明;特定功能结构的拓扑优化[D];大连理工大学;2010年
2 胡三宝;多学科拓扑优化方法研究[D];华中科技大学;2011年
3 李顺利;无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法及其在结构分析和拓扑优化中的应用[D];湖南大学;2011年
4 徐胜利;基于拓扑优化的结构刚度和渗流多功能材料设计[D];大连理工大学;2010年
5 陈志敏;基于文化基因算法的拓扑优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
6 陈志敏;基于文化基因算法的拓扑优化方法及其关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
7 李冬梅;多场耦合及多相材料的柔顺机构拓扑优化研究[D];华南理工大学;2011年
8 左孔天;连续体结构拓扑优化理论与应用研究[D];华中科技大学;2004年
9 刘国梁;不确定性结构分析及拓扑优化研究[D];西安电子科技大学;2013年
10 葛培明;改进的遗传算法及其在工程优化中的应用[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈敏;基于EFG法的连续体结构模态拓扑优化研究[D];湘潭大学;2010年
2 卞钢;船体结构强度有限元分析与优化[D];大连理工大学;2005年
3 伍贤洪;基于自适应的EFG法连续体结构拓扑优化研究[D];湘潭大学;2011年
4 王明明;铝合金汽车轮毂结构设计及优化[D];吉林大学;2011年
5 朱润;静力载荷下板壳结构的拓扑优化[D];北京工业大学;2011年
6 桑韧;平面连续结构拓扑优化的GA-FE方法研究[D];南京航空航天大学;2003年
7 陈茹雯;某军车车身有限元分析及拓扑优化[D];南京理工大学;2004年
8 汪海滨;Level set算法及其应用[D];西北工业大学;2006年
9 李永奇;扭转问题的求解及扭杆横截面拓扑优化[D];西北工业大学;2005年
10 兰倩;厚筏与地基非线性相互作用数值分析及拓扑优化[D];兰州理工大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 苏蓝;江阴晶体:十年磨一剑[N];科技日报;2001年
2 张晓东;中国美容化妆品业向高科技集约化发展[N];中国化工报;2001年
3 本报记者 陈听雨;希腊两大银行宣布合并[N];中国证券报;2011年
4 记者 王宙洁;希腊两银行巨头联姻 欧洲股市迎利好[N];上海证券报;2011年
5 证券时报记者 杨晨;希腊两大银行宣布合并刺激股市暴涨[N];证券时报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978