文档介绍：... ... 88- 51- FB-5B-3A-66 现代设计理论和方法大作业---- 基于 MATLAB 和 ANSYS 的悬臂梁拓扑优化指导老师:刘志刚项目组长:薛亚波项目成员:机自 66 学院:机械工程学院... ... 基于 MATLAB 和 ANSYS 的悬臂梁拓扑优化一、计划和任务安排表学习时间安排表: 任务时间查阅整理资料 5月 03日—— 5月 08日学习相关知识和论文 5月 09日—— 5月 15日设计实验方案 5月 16日—— 5月 17日学习优化理论 5月 18日—— 5月 20日撰写论文 5月 21日—— 5月 22日集体交流学习心得 5月 23日—— 5月 24日任务分配表: 学号姓名任务 06011136 齐寰宇查阅资料、答辩 PPT 制作 06011137 王晓庆查阅资料、答辩 PPT 制作 06011139 韩冰查阅资料、研究问题分析 06011141 康辰龙查阅资料、 ansys 拓扑模块研究 06011143 梁伟云查阅资料、项目背景研究 06011145 卢岗查阅资料 ansy s 拓扑模块研究 06011153 谢清伟查阅资料 ansy s 拓扑模块研究 06011154 薛亚波查阅资料、后期工作总结 06011155 严宏伟查阅资料 ansy s 拓扑模块研究 06011156 杨志亮查阅资料、项目背景研究 06011157 张龙查阅资料、答辩 PPT 制作 06012020 乔百杰查阅资料、 Matlab 结构优化 06073012 邓磊查阅资料、项目背景研究 06182047 魏立峰查阅资料、研究问题分析 06055164 杜博查阅资料、研究问题分析 06011146 牛玉辉查阅资料、研究问题分析 06011147 朴群星查阅资料、项目背景研究... ... 二、项目背景介绍及问题描述项目背景及意义: 工程背景及基本原理: 通常把结构优化按设计变量的类型划分成三个层次:结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化。尺寸优化和形状优化已得到充分的发展,但它们存在着不能变更拓扑结构的缺陷。在这样的背景下,人们开始研究拓扑优化。拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。寻求一个最佳的拓扑结构形式有两种基本的原理:一种是退化原理,另一种是进化原理。退化原理的基本思想是在优化前将结构所有可能杆单元或所有材料都加上,然后构造适当的优化模型,通过一定的优化方法逐步删减那些不必要的结构元素,直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。进化原理的基本思想是把适者生存的生物进化论思想引入结构拓扑优化,它通过模拟适者生存、物竞天择、优胜劣汰等自然机理来获得最优的拓扑结构。本文研究意义: 目前, 结构优化大部分集中在尺寸设计变量( 如板厚、杆的剖面积及管梁的直径)。拓扑结构优化较尺寸优化复杂,但对于有些问题拓扑结构优化比尺寸优化有效,悬臂梁是其中的例子之一。本文讨论悬臂梁的拓扑优化问题, 围绕这一问题, 怎样使结构具有最大刚度的设计占有相当重要的地位; 怎样优化结构的形状使材料的分布,更加合理从而达到使结构具有最大刚度的目的是本文要研究的问题。研究现状理论研究现状:结构拓扑优化是近 20年来从结构优化研究中派生出来的新分支,它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟,在国外处在发展的初期,尤其在国内尚属于起步阶段。1904 年 Michell 在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964 年 Dorn 等人提出基结构法,将数值方法引入拓扑优化领域,拓扑优化研究开始活跃。20世纪 80年代初,程耿东和在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题,他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。 1988 年 Bendsoe 和 Kikuchi 发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计,开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。 1993 年 XieYM 和 StevenGP 提出了渐进结构优化法。1999 年 Bendsoe 和 Sigmund 证实了变密度法物理意义的存在性。2002 年罗鹰等提出三角网格进化法,该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一,提高了优化效率。应用研究现状:在前人提出的重要理论基础上,后人也将其跟其他现代设计的方法相结合,衍生出了其他一些拓扑结构优化方法:如与可靠性相结合的情况下, MAUTE 等应用变密度法并结合可靠性分析对一微机电系统进行了基于可靠性的拓扑优化设计, PAPADRAKAKIS 等将遗传算法应用于具有可靠性约束的桁架结构拓扑优化设计中,国内学者