文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
一种基于三角形细观结构的工程结构拓扑优化设计方法
姓名:阴子阳
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:段宝岩
20050101
中文捅矍:关键词:拓扑优化均匀化方法细观结构本文介绍了工程结构拓扑优化设计方法在近年来的发展情况,针对目前的结构优化设计问题的研究现状,特别是连续体结构拓扑优化研究的进程,对近年来较为活跃的基于细观结构和均匀化理论的拓扑优化设计方法进行了简要的总结。本文比较了均匀化方法中不同的细观结构构成形式,并给出了各细观结构的种基于三角形网格细观结构的均匀化方法细观模型。本文给出了基于三角形细观结构的拓扑优化数学模型。构造了三角形细观周期性重复结构。给出了三角形细观结构的弹性矩阵元素与细观结构尺寸变量之间的函数关系。通过具体算例,证实了数学模型可行,并在宏观层次与细观层次分别比较了三角形网格结构与矩形网格结构的异同。最后针对均匀化方法的不足提出了一些尚待解决的问题。曲线边界体积函数与相对密度函数,针对矩形细观结构对曲线边界描述的不足,提出了一
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萨本人签名:翁豳翻期逛:禾本人签名:弱麴鱼。嗣矮塑坚:核声鞠本人声明掰鏊交的论文是我个入在导师指导下进行酌研究工作及敬得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或英它教育辊稳静学使或证书两使蔫过翡麓糕。与我一嗣王于牟刂径员狙芯克的任何贡献均已在涂文中做了明确的说明并衮示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。关予论文使禹攫蔽豹说明本人完全了解两安电子科技大学有关保鼹和使用学位论文的规定,即:研究生在铰袭读学接鬏耀论文王佟瓣翔识产毅擎位糯嚣安电子摹墨技大学。本入僚涯拳业离校后,发表论文或使用论文胙宦畚南喙工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文黪全部或部分内容,可以允诲采震影印、终印或其它复嚣《手段保存论文。
绪论第一章§结构优化设计的发展概况工程结构设计从传统设计逐渐发展成今天的优化设计。传统设计方法是设计工獠师根掰自己的理论知识和工程经验首先针对用户的需要进行概念设计,定出结橡的类擞和形式,选择挂料,综合考虑设计要求,提滋秘始设诗方察;然震进行络构分析,再根据分析结果进行结构强度、刚度、稳定性植亢徒菥治榷、振动鲜茉诙ま縶挈耀下发生共掇认桨0晷?ⅲ恍@饬┤舨获蚝仙杓要求,则修改初始设计模型,煎新进行结构分析、校核,直到满足要求为止。传统璇讦酶这种重分析、蘩棱棱进程最多反复进行次,否刚工作量太大,难以承受。传统设计方法的主要缺点是难以使树料的分布达到最合蠼的状态,因炔易得瓢既缀济又安全的理想设计方案。另外,在传统设计方法中,初始设计方案的选择至必重要,这对缺少实骣没诗经验的年轻工程翔袋说是个挑战。饯他设诗是根据既定的结构类型和形式、工况、材料和规范所规定的各种约束条件强度、瓣度、稳怒蛙、鬏率、尺寸戳及结聿每橡膊饕ūW谆岬鹊,建立稻瘦黥傥化模型杓票澉唷⒃技硖跫湍勘旰,然后搬据优化设计的理论和方法求解优化模型,鄂进行结褐分祈、优化、再分轿、再饯化、凝复迭代进行,直至收敛为止。优化设计能使材料的分布达至侠淼淖刺朔成杓频娜钡悖佣结构设计达到既缀济又嶷全的臻求。所以优化设计是对传统设计的变革,具有重要驰理论纛义与广翱懿应弱裁爨。优化既是一种自然规律,也是一种社会发展规律。它是人类有史以来的追求帮渗动准粼。奁生产帮生活中,往往霈要建造各耱各襻戆结擒貉,铡翔入魍的商楼大厦;水利工程中的闸、坝、厂房;交通遴输中的汽车、卡车;横渡艇洋的万吨巨轮:横跨两魏的桥粱;遂游大空静宇宙飞船等。而在设计这蹙结构对,工程师们除了要考虑它们的基本效能外,总是希望把它们设计的尽可糍“佐”。扶这个意义上看,对工程师来说,结构的优化设计就是一个必须认真面对的问题。可爨,要传出“谯他”设计,裁必绥先掌攥“分掇”手段,一令实甄缝麴甥熬分析常常需簧复杂、漫长、耐心的计算过程。长期以来,由于缺乏高速计算工具来送行结牵每分拆,瞧壹予缺乏系统豹方法指导结构设计窥改遘结秘设ǎ铮构优化只能是依靠人们世世代代积累起来的经验,以进化的方式缓慢进行。六十年代以来,电予计算机的出现,有藏元方法和数学娩划骥论静发展,使得人们不仅有了强大的结构分析工具,磷且有了一整套系统的方法来改进设计秘优化设计。结构优化设计获得了迅速的发腥,成为计算力学的一个蘑要分支。第一章绪论
在工稷结构优化设计中,按照设计变量的性质,可以将设计变量分为遣续变接影璃着绪梅鹃受力状况。形状毯他设计的嚣鲍麓寻找最往魏缀擒终形帮结擒单结构优化问题也称