上傳人：卓***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：卓**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：廣東

IP屬地：廣東 上傳時(shí)間：2023-05-06 格式：PPT 頁數(shù)：17 大?。?MB 積分：11.88 舉報(bào) 版權(quán)申訴

結(jié)構(gòu)拓?fù)湓砗统Ｓ梅椒ǖ?頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四什么是拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)是在給定材料品質(zhì)和設(shè)計(jì)域內(nèi),通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可得到滿足約束條件又使目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局形式及構(gòu)件尺寸。第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的應(yīng)用和發(fā)展自1988年Bendsoe與Kikuchi提出基于均勻化方法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)基本理論以來,近十幾年間結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)研究得到深入和廣泛的研究,已成為國際工程結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前,拓?fù)湓O(shè)計(jì)理論在柔性受力結(jié)構(gòu)MEMS器件及其它柔性微操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的研究。第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)有四大領(lǐng)域1)尺寸優(yōu)化(sizingoptimization);2)形狀優(yōu)化(shapeoptimization);3)拓?fù)渑c布局優(yōu)化(topologyoptimization);4)結(jié)構(gòu)類型優(yōu)化。第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的流程第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四目前主要的拓?fù)鋬?yōu)化方法1)均質(zhì)化方法(homogenizationmethod);2)相對密度法(artificialmaterials);3)進(jìn)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法(evolutionarystructuraloptimization)。第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四均質(zhì)化方法

(homogenizationmethod)均質(zhì)化方法是連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究中應(yīng)用較廣的一種物理描述方法。Bendsoe與Kikuchi于1988年提出基于均質(zhì)化方法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)基本理論。其基本思想是在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的材料中引入右圖所示微結(jié)構(gòu)。第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)體材料所占的面積可用表達(dá)式Ωs=∫Ω(1-ab)dΩ來表示,

單元的密度函數(shù)為ρ=(1-ab)ρs,式中:0≤a≤1,0≤b≤1;Ω是設(shè)計(jì)區(qū)域;Ωs是實(shí)體區(qū)域,ρs是材料的密度,其設(shè)計(jì)參數(shù)有a、b和該微結(jié)構(gòu)的方向角θ。第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四主要應(yīng)用領(lǐng)域目前均勻化方法研究范圍主要涉及多工況平面問題、三維連續(xù)體問題、振動(dòng)問題、熱彈性問題、屈曲問題、三維殼體問題、薄殼結(jié)構(gòu)問題和復(fù)合材料拓?fù)鋬?yōu)化等方面的問題第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四相對密度法相對密度法是一種常用的拓?fù)鋬?yōu)化方法,基本思想是不引入微結(jié)構(gòu),而是引入一種假想的相對密度在0～1之間可變的材料。它吸取了均勻化方法中的經(jīng)驗(yàn)和成果,直接假定設(shè)計(jì)材料的宏觀彈性常量與其密度的非線性關(guān)系。其中應(yīng)用得比較多的模型是SIMP(solidisotropicmicrostructurewithpenalization)法,第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四其基于最小柔度的優(yōu)化模型如下:第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)化時(shí)以單元的相對密度xe為拓?fù)湓O(shè)計(jì)變量,這樣結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題被轉(zhuǎn)換為材料的最優(yōu)分布問題。第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四進(jìn)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進(jìn)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化法是由Xie和Steven提出的,其起源于應(yīng)力設(shè)計(jì)技術(shù),認(rèn)為在設(shè)計(jì)域內(nèi),在結(jié)構(gòu)上不起作用的材料,即那些低應(yīng)力或低應(yīng)變能量密度的材料是低效的,可以去除的。材料的去除可以通過改變作為應(yīng)力或應(yīng)變能量密度函數(shù)的彈性模量或直接刪去那些低應(yīng)力或低應(yīng)變能量密度的材料空間。通過將無效或低效的材料一步步去掉,剩下的結(jié)構(gòu)將逐漸趨于優(yōu)化第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四雙向進(jìn)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法(bi2directionalevolu2tionarystructuraloptimization)是一種能夠同時(shí)刪除和增加材料的進(jìn)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,即在刪除低效材料的同時(shí)增補(bǔ)高應(yīng)力區(qū)域周圍材料,初始設(shè)計(jì)的區(qū)域可以比較小,從而提高了計(jì)算的效率。第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)鋬?yōu)化的求解方法a)優(yōu)化準(zhǔn)則法(optimalitycriteria)b)序列線性規(guī)劃法(SLP———sequentiallinearprogramming)c)移動(dòng)漸進(jìn)線法(MMA———methodofmovingasymptotes)第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)鋬?yōu)化中的數(shù)值不穩(wěn)定問題a)棋盤格式問題:所謂棋盤格式,是指優(yōu)化過程中材質(zhì)密度周期性高低分布的一種現(xiàn)象。b)網(wǎng)格依賴性問題：網(wǎng)格依賴性是指隨著結(jié)構(gòu)所劃分的單元的數(shù)量改變,所得的優(yōu)化結(jié)果也跟著變化,即經(jīng)常出現(xiàn)的結(jié)