發(fā)布時間：2017-06-24 18:01

  本文關鍵詞：基于平均距離法的結構多目標拓撲優(yōu)化方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數學規(guī)劃法是運籌學的一個分支,作為多目標優(yōu)化的主要尋優(yōu)算法,廣泛應用于工程機械、飛機、汽車零部件等輕量化的設計中。拓撲優(yōu)化是結構優(yōu)化的主要熱點研究問題。本文基于數學規(guī)劃法提出一種廣義的平均距離法來研究多目標拓撲優(yōu)化。主要工作包括:(1)綜述結構優(yōu)化發(fā)展歷程,拓撲優(yōu)化理論和算法的國內外研究現狀以及目前存在的問題,提出結構體基于數學規(guī)劃法進行多目標拓撲優(yōu)化設計的必要性和可行性。(2)闡述了結構多目標拓撲優(yōu)化問題的基本概念和數學模型,基于評價函數法和平均頻率特征值公式提出廣義的平均距離公式,研究了以平均距離公式演變的多種連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化的常用尋優(yōu)算法的思想原理,并對優(yōu)化迭代計算中出現的數值不穩(wěn)定現象作了分析。(3)在分析平均距離公式理論的基礎上,研究了優(yōu)化過程中不同參數的變化對拓撲優(yōu)化結果的影響,運用各種尋優(yōu)算法建立相應的數學模型,基于變密度法來實現多工況單目標拓撲優(yōu)化,并給出了典型實例的驗證。(4)應用基于平均距離法的拓撲優(yōu)化算式和數學模型,針對結構體的靜態(tài)剛度和動態(tài)頻率建立相應的拓撲優(yōu)化數學模型,對典型的汽車懸架控制臂進行了多目標拓撲優(yōu)化,得到相應的優(yōu)化結果;通過對比四種模型的分析結果表明,平均距離公式的應用可有效的解決結構多目標問題,為拓撲優(yōu)化提供新的設計思路,也對今后的實際工程優(yōu)化問題有一定的指導意義。
【關鍵詞】：拓撲優(yōu)化 平均距離法 目標函數 多目標
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O221
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 結構拓撲優(yōu)化技術的進展10-11
• 1.3 多目標結構拓撲優(yōu)化國內外研究進展11-13
• 1.4 拓撲優(yōu)化理論和算法存在的問題13-14
• 1.5 研究目標和研究內容14-17
• 第二章 拓撲優(yōu)化理論與算法的應用研究17-31
• 2.1 結構拓撲優(yōu)化的基本原理17-20
• 2.1.1 結構優(yōu)化的分類17-18
• 2.1.2 結構拓撲優(yōu)化的基本概念18-19
• 2.1.3 結構優(yōu)化設計的一般技術路線19-20
• 2.2 拓撲優(yōu)化求解算法20-21
• 2.3 多目標求解算法和數學模型21-25
• 2.3.1 評價函數法22-24
• 2.3.2 平均頻率特征值公式24-25
• 2.4 基于變密度法的優(yōu)化技術25-30
• 2.4.1 SIMP和RAMP模型26-27
• 2.4.2 基于變密度法所帶來的數學不穩(wěn)定現象及解決方法27-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第三章 平均距離公式在結構拓撲優(yōu)化的應用研究31-47
• 3.1 平均距離法的基本原理31-35
• 3.1.1 平均距離的數學含義31-32
• 3.1.2 平均距離公式數學模型的提出32-33
• 3.1.3 各種參數下與其他評價函數法的聯系33-34
• 3.1.4 引入平均距離公式的敏度分析34-35
• 3.2 平均距離法在多目標拓撲優(yōu)化的應用及影響因素研究35-43
• 3.2.1 SIMP模型中懲罰因子q對多目標優(yōu)化過程及結果的影響37-39
• 3.2.2 體積約束中不同材料比對拓撲優(yōu)化過程及結果的影響39-41
• 3.2.3 各目標權重系數w或權重比對拓撲優(yōu)化結果的影響41-43
• 3.3 平均距離法在多個矛盾目標中的應用研究43-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第四章 汽車懸架控制臂的多目標拓撲優(yōu)化47-65
• 4.1 運用平均距離法建立的多目標優(yōu)化流程48
• 4.2 基于hyperworks的控制臂模型的建立48-51
• 4.2.1 有限元分析工具HyperWorks48-49
• 4.2.2 基于Hyperworks的控制臂有限元模型的建立49-50
• 4.2.3 優(yōu)化模型的確定50-51
• 4.3 汽車控制臂的拓撲優(yōu)化51-57
• 4.3.1 控制臂拓撲優(yōu)化過程51-53
• 4.3.2 控制臂拓撲優(yōu)化前后結果對比53-57
• 4.4 優(yōu)化結果校核57-63
• 4.4.1 控制臂優(yōu)化前后最大等效應力對比分析58-61
• 4.4.2 有限元前三階自由模態(tài)分析61-63
• 4.5 本章小結63-65
• 第五章 結論與展望65-67
• 5.1 結論65
• 5.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀學位期間的論文及科研成果71

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