本文關(guān)鍵詞：基于變密度法的箱型梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計作為提高結(jié)構(gòu)使用壽命、降低零件制造成本、減少耗能的有效設(shè)計手段，已經(jīng)成為目前工業(yè)設(shè)計研究的重點。作為拓撲優(yōu)化設(shè)計的主要理論算法，變密度法成為主流有限元軟件拓撲優(yōu)化的算法基礎(chǔ)，并廣泛應(yīng)用于汽車零部件、工程機械等的輕量化設(shè)計中。對其理論的研究和優(yōu)缺點的改進，一直是優(yōu)化設(shè)計人員的研究熱點。本文的主要研究內(nèi)容包括： (1)綜述了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展歷程、拓撲優(yōu)化理論和算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及目前存在的問題，提出了門式起重機箱型主梁基于變密度法進行拓撲優(yōu)化設(shè)計的必要性和可行性。 (2)闡述了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化問題的基本概念和數(shù)學(xué)模型以及層次、分類和技術(shù)路線，研究了連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的常用優(yōu)化算法的基本思想原理和各自的特點。對拓撲優(yōu)化迭代計算中出現(xiàn)的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象做了分析。 (3)在研究變密度法理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了基于變密度法的拓撲優(yōu)化迭代算式和數(shù)學(xué)模型。對出現(xiàn)的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象，提出了插值模型理論算式，并給出典型實例的驗證。 (4)在研究箱型主梁結(jié)構(gòu)靜力分析及其結(jié)果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)主梁具有大量低應(yīng)力單元。應(yīng)用基于變密度法的拓撲優(yōu)化迭代算式和數(shù)學(xué)模型，對主梁腹板進行優(yōu)化。應(yīng)用插值模型的理論和方法算式，對優(yōu)化結(jié)果中出現(xiàn)的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象進行處理并得到最終的拓撲優(yōu)化結(jié)果。通過對比原模型分析結(jié)果表明，，該拓撲優(yōu)化結(jié)果邊界較為清晰明確，具有一定的實際設(shè)計制造指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：拓撲優(yōu)化 變密度法 插值模型 數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象 主梁
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計的產(chǎn)生和發(fā)展10-11
• 1.3 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計存在的問題12-13
• 1.5 研究目標和研究內(nèi)容13-15
• 2 拓撲優(yōu)化原理方法及應(yīng)用研究15-33
• 2.1 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化基本原理15-18
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的層次和分類15-16
• 2.1.2 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的基本概念16-18
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一般技術(shù)路線18
• 2.2 拓撲優(yōu)化求解算法和數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.3 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化基本方法21-29
• 2.4 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化計算中的不穩(wěn)定現(xiàn)象29-32
• 2.4.1 棋盤格現(xiàn)象29-30
• 2.4.2 網(wǎng)格依賴性30-31
• 2.4.3 局部極值問題31
• 2.4.4 灰度單元現(xiàn)象31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 3 變密度法結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化數(shù)值算法33-46
• 3.1 基本變密度法拓撲優(yōu)化數(shù)值算法33-41
• 3.1.1 拓撲優(yōu)化變密度法迭代算式推導(dǎo)33-37
• 3.1.2 變密度法拓撲優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型37-39
• 3.1.3 SIMP 和 RAMP 插值模型39-41
• 3.2 數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象的處理算例41-44
• 3.2.1 懲罰參數(shù)消除中間密度單元41-42
• 3.2.2 網(wǎng)格過濾法抑制棋盤格現(xiàn)象42-44
• 3.2.3 拓撲優(yōu)化結(jié)果評價標準44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 4 門式起重機箱型主梁的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化46-59
• 4.1 有限元分析工具 HyperWorks 及其二次開發(fā)46-48
• 4.2 基于 HyperWorks 的主梁結(jié)構(gòu)分析48-52
• 4.2.1 主梁有限元模型的建立49-50
• 4.2.2 有限元模型加載和求解50-51
• 4.2.3 查看分析結(jié)果51-52
• 4.3 主梁拓撲優(yōu)化52-58
• 4.3.1 主梁優(yōu)化流程53-54
• 4.3.2 箱型主梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化54-56
• 4.3.3 優(yōu)化前后結(jié)果對比56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻61-68
• 攻讀學(xué)位期間的論文及科研成果68-69
• 致謝69-70

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 遲菲;;箱形基礎(chǔ)與筏形基礎(chǔ)設(shè)計和選型管窺[J];門窗;2015年09期

  本文關(guān)鍵詞：基于變密度法的箱型梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：289020