基于自适应成长法的周期性加筋结构拓扑优化设计方法

将自适应成长法应用到周期性加筋结构的拓扑优化设计中,以结构的应变能最小为目标,以加强筋截面积为设计变量,并构建拓扑优化设计模型。为保证优化结构可得到周期性最优拓扑形式,在优化数学模型中加入了周期性约束,并引入敏度过滤函数解决数值不稳定等问题。典型工程结构设计案例表明,提出的方法在周期性加筋结构设计中可得到形态清晰的筋条布局,且设计效率高、适用性广。同时利用所提方法模拟荷叶叶脉生长,获得了与自然界荷叶叶脉相似的布局形态,表明自然界荷叶叶脉分布能使荷叶在承受雨雪等自然载荷作用下的整体刚度最大。     

薄板结构的加强筋自适应成长设计法

在对自然界分枝系统形态的最优性及其成长机理的研究基础上,以薄板结构的加强筋分布设计为例,提出了一种自适应成长设计法。在给定的载荷及支撑条件下,薄板结构的加强筋从事先选定的一些“种子”出发,在有限元分析的基础上,遵循自适应成长规律,沿着能使结构整体刚度最大的方向成长。对一些典型的薄板结构进行了设计,设计结果表明所提出的方法比现有的设计方法简单而高效。     

基于贴体网格的高分辨率三维结构拓扑优化研究

针对高分辨率三维结构拓扑优化中计算成本高的问题,提出一种基于水平集方法融合自适应贴体网格的拓扑优化并行计算新框架。通过水平集函数零等值面,清晰描述优化结果边界,实现了“所见即所得”的拓扑优化设计结果;并在每一迭代步中基于该等值面进行网格重构,加密边界周围网格,稀疏其余区域内网格,从而大幅减少了网格数量,有效降低计算成本;在计算过程中通过对网格进行分割,并指派给不同的CPU进行计算,实现并行计算,可以有效处理大规模计算问题。该框架基于开源软件FreeFEM,Mmg和PETSc进行开发,以经典的刚度问题为例,在工作站平台上,求解网格规模达380万的数值算例,验证该方法的高效性。     

机床T型床身结构的筋板布置型式研究

针对某型号磨床的典型T型床身结构,研究内部筋板的布置型式.基于有限元分析方法,以V轨水平方向的平均变形、床身整体的应变能、床身质量及1阶固有频率为评价指标,对若干种不同筋板布置的床身结构性能进行分析比较.研究结果表明:筋板布置型式对床身的静动态特性具有较大的影响,纵、横组合筋板型式的传统床身抗弯抗扭性能较好,能够满足一般的机床加工精度,且制造简单,所以广泛采用;斜置型式的筋板抗弯和抗扭性能都比较好,适用于长度大、抗弯刚度较低的床身;纵、斜组合筋板型式因抗弯刚度和抗扭刚度都较高,适用于重载荷且床身又宽又长的大型机床.     

基于自适应成长原理的板壳结构加强筋分布设计技术

将自然界分枝系统形态自适应成长机理应用于板壳结构加强筋分布设计中,深入讨论板壳结构加强筋分布设计技术.应用ANSYS APDL二次开发语言进行编程,使提出的设计原理方便地应用于实际工程设计.整个应用程序包含前处理、优化迭代及后处理三个模块.前处理模块建立设计对象的基结构,基结构由基本板壳结构和初始加强筋组成.基本板壳结构可采用ANSYS中的建模模块创建或直接导入由其他CAE软件建立的几何模型,而初始加强筋由基本板壳结构上的节点连接而成的梁单元构成.优化迭代模块包含“选种”、灵敏度分析、分歧/成长/退化等功能.采用变量扰动法,基于ANSYS有限元分析模块计算活动加强筋的近似灵敏度.根据自然界分枝系统形态形成机理进行加强筋的分歧/成长/退化.最后由后处理模块输出设计结果.以若干典型的设计案例说明所提出方法的有效性,并通过与ANSYS的结构拓扑优化设计模块的设计结果比较说明了所提出方法的可行性．     

基于空间统计学的机床动力学特性

机床刚度、固有频率等动力学特性随着机床部件位置、姿态在工作空间中的变化而变化。对机床动力学特性的研究不仅需要考虑到机床质量、刚度、阻尼值的大小,还应重视机床加工点的空间位置变化。采用空间统计学方法,以超精密机床固有频率这一关键动力学性能为例,分析机床动力学性能与机床位置姿态之间的数学关系,选取机床动态特性变异函数,建立动力学性能变化预测的Kriging方法模型,研究动力学特性在工作空间中的变化规律以及动力学特性空间信息的表述方法。将所建立的模型与正交多项式方法、径向基神经网络方法、二阶响应面方法等方法建立动力学性能预测分析模型比较,空间统计学Kriging方法所建立的模型R²检验大于0.96,在四种模型建构方式中为精确度最优,能够在完整工作空间中准确地描述机床动力学特性。基于空间统计学的机床动力学特性研究为机床的动力学设计提供了新的设计分析方法及相应的技术支持。     

基于最优准则法的板壳结构加筋自适应成长技术

自适应成长技术是一种基于自然界分枝系统形成机理的结构拓扑优化设计方法。现有的自适应成长技术采用启发式的寻优迭代公式,设计结果一定程度上依赖于待定参数的取值,且不收敛于体积约束。针对自适应成长技术的不足,基于卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tueker condition,KKT)最优准则条件,建立相应的优化准则和寻优迭代公式。以最小柔度为设计目标,以加强筋的截面积为设计变量,对典型板壳结构在单工况和多工况下的加强筋分布分别进行了设计。设计结果表明,提出的方法克服了现有自适应成长技术的局限性,可得到清晰分布的加强筋布置,适用于各种工况下的板壳结构加筋分布优化设计。     

完全二部图K_（7,n）的点可区别IE-全染色

本文旨在得到完全二部图K7,n（n≥8）的点可区别IE-全色数.文章通过χviet（G）≥ζ（G）得到n的不同区间,并通过一定的染色方案及推理得到了当n在不同的区间时K7,n（n≥8）的点可区别IE-全色数.     

动载荷激励下板壳结构加筋自适应成长方法

自适应成长法是基于自然界分支系统形态形成机理的一种高效结构拓扑优化设计方法。通过引入等效静态载荷法理论,运用自适应成长法解决板壳加筋结构在承受动载荷激励下的动态响应拓扑优化设计问题。根据板壳结构所受的动载荷边界条件,构建以动柔度为目标的优化数学模型,推导迭代公式,使板壳结构的加强筋从"种子"开始,沿着使结构最佳力学性能方向成长,从而形成最优加强筋分布形态。研究在简谐载荷和冲击载荷作用下的板壳结构加强筋设计例,并与静态载荷作用下的设计结果进行比较。研究结果表明,板壳结构在动态载荷作用下,其主加强筋布局形态和在静态载荷作用下相同,但在靠近载荷作用点附近出现与主加强筋平行的截面积较小的加强筋,以增加抵抗动态载荷的作用;而冲击载荷作用下的加强筋与一般简谐载荷作用下的加强筋相比,多出一层较复杂的框型筋板抵抗瞬时冲击力。     

利用APDL语言实现板壳结构的拓扑优化

拓扑优化设计是工程结构降低成本、提高性能的有效手段之一.在ANSYS对加筋板壳结构的有限元分析基础上,可以对板壳结构的加强部件分布进行合理设计.着重介绍了使用APDL语言进行加筋板壳结构的分析方法.