均匀化理论在开孔转鼓结构优化中的应用研究

多尺度均匀化理论被认为是确定复合材料当量性能的一种不可替代的方法。首先根据开孔转鼓中小孔的分布规律建立了宏观均匀化模型，得到了小孔在不同分布不同孔径和不同孔间距状态下当量板的有效弹性常数分布规律；然后根据转鼓的结构和承载方式建立基于有限元分析的优化模型，结合所得的材料当量性能参数，利用ANSYS的二次开发功能，编写了APDL程序，完成了转鼓模型的结构优化。所得结果已被工程应用所接受，从而为开孔转鼓的结构设计提供了一种新思路。     

基于均匀化理论的微小型柔性结构拓扑优化的敏度分析

介绍微小型柔性结构在ＭＥＭＳ中的应用前景及连续体结构拓扑优化的一般方法。在此基础上探讨利用均匀化理论,有限元及伴随变量法计算连续体结构拓扑优化敏度应的方法,并取得较为理想的数值计算结果。     

基于均匀化方法的柔顺机构的设计

应用均匀化方法，探讨以机械效率为优化目标的柔顺机构的设计方法。推导了基于弹簧模型的柔顺机构机械效率的计算表达式。引进等效弹性模量与投结构尺寸关系的函数来描述优化过程中的容许应力随着微结构尺寸的变化情况，初步解决了拓扑优化中不能处理应力约束的缺点。采用准则优化方法建立了柔顺机构的拓扑设计的数学模型。     

复杂多孔板有效弹性常数的结构分析方法

基于弹性薄板理论给出了基于模态分析、最大挠度等效和总应变能等效确定复杂孔板有效弹性常数的方法,提出了具有普适性的多孔板有效弹性常数与有效质量比或有效承载分数之间的关联式,根据有限元结构分析结果,评价了3种方法与ASME规范方法的一致性。结果表明,这些方法可用于分析各种复杂孔形和各种排布方式下的多孔板强度评价和振动控制问题。     

基于均匀能密度准则的SKO法在结构优化中的应用

拓扑优化方法在结构设计的概念设计阶段是一种非常重要的方法,近年来一直是结构优化设计研究领域中的前沿课题和热点问题.研究结构优化仿生设计方法SKO法的原理及方法,以ANSYS为平台实现SKO法的软件操作,提出基于均匀能密度准则的SKO法,并对汽车发动机内罩进行拓扑优化,通过比较优化前后的数据证明,提出的方法正确、有效.     

基于均匀化方法的柔顺机构的拓扑优化设计

基于柔顺机构拓扑优化设计的均匀化方法,给出了柔顺机构应变能和互应变能的算法,建立了柔顺机构多目标优化设计的模型并给出了相应的求解方法。最后通过算例说明了方法的可行性。     

结构优化有限元分析在客车概念开发中的应用研究

通过分析客车概念开发阶段车身结构优化有限元分析的作用和特点，研究利用简化的参数化分析模型进行早期结构方案优化分析的方法，并针对实例客车概念开发，以提高整车刚度、降低车身骨架自重为目标，进行优化分析的应用研究。优化结果对于客车概念开发阶段的方案确定及后续车身结构详细设计具有重要帮助。     

硫化机机架结构型材合金的均匀化处理

电热胶带硫化机采用轻质铝合金材料制造，适用于冶金、化工、金属矿山、电厂、港口、码头等现场胶接输送带的接头。     

均匀试验设计方法在柴油机多变量优化中的应用

在发动机模拟软件AVL boost上使用均匀试验设计方法安排了不同水平的喷孔直径、喷油压力、喷油提前角和燃烧室压缩比对柴油机性能影响的模拟试验。然后建立回归方程进行优化，模拟和优化结果的对比表明：均匀设计方法在大大减少试验次数的同时仍可获得对燃油消耗率、功率和NOx排放的精确预测，其在发动机模拟计算上的应用是可行的。     

基于均匀化理论粘弹性复合材料松弛规律的研究

基于均匀化理论研究了粘弹性复合材料的松驰规律,推导出了均匀化方法计算等效松驰模量的一般形式。在Laplace域中计算等效松弛模量,并用最小二乘法拟合Prony级数表示的松弛函数,然后在时间域中进行数值的Laplace逆转换,得到时间域内等效复合模量。给出了算例来验证这个计算方法的可行性并讨论了松弛模量随夹杂体积分数变化的规律。     

基于自适应遗传算法的连续体结构的拓扑优化

采用遗传算法 ,用染色体基因映射结构离散化后的单元体 ,通过改变基因代码实现连续结构的拓扑。优化过程中 ,利用遗传算法进行结构优化 ,通过有限元技术对结构进行建模和分析。在遗传算法中 ,采用自适应的交叉和变异算子 ,提高优化分析效率 ,改善优化分析结果。算例分析表明所提出的方法是有效的。     

全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选方法

提出全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选的基本方法.建立全铰链平面连杆机构运动方程计算机自动生成的规格化方法.根据含复铰平面运动链的构件邻接矩阵,获得其广度优先生成树,进而确定基本回路,由此利用计算机自动生成机构的位置、角速度和角加速度方程,从而在计算机构学的意义上将运动链的拓扑结构关系与机构运动分析联系了起来.在此基础上提出计算机自动生成邻接构件之间的三角形约束条件的规格化方法,并给出结构类型优选的基本思想和基本算法.     

EFG法在线弹性结构形状优化中的应用研究

出现在基于有限元形状优化过程中的网格畸变与扭曲问题,可通过引入无网格方法得到解决。本文首先建立了结构形状优化的数学模型,利用无网格Galerkin(EFG)法对形状优化的设计域进行了离散,采用罚函数法来施加边界条件,借助于直接微分法建立了一种离散型基于无网格Galerkin法的设计灵敏度分析算法,然后用1个具有解析解的实例对其进行了验证,所得结果显示两者是一致的。最后利用对所建立的算法完成了1个工程实例的形状优化设计,并对所得到的优化结果结合工程应用进行了讨论。     

用有限元法进行结构强度计算时极限应力的确定

有限元法在结构强度的分析与计算中的应用越来越广泛 ,但是在分析中相应极限应力的确定尚存在一定的误区。本文应用“当量设计”的概念 ,针对这一误区进行了深入研究 ,揭示了用有限元法进行结构强度计算时 ,合理确定极限应力的方法与应注意的问题。通过对实验结果的分析 ,给出了对航空齿轮有限元分析时相应的齿根弯曲疲劳极限。     

小波分析在结构优化中的应用

简要介绍了小波算法，利用它在奇异性检测中的优越性，将其引入到结构优化设计的算法中，并详细分析了基于小波分析的结构优化的原理。通过算例表明，小波算法可以较好地求得结构优化中的全局最优解或最佳初始迭代点。     

复合材料螺旋桨结构高效优化方法研究

提出了一种能求解整数规划问题的改进遗传算法,并将其用于复合材料螺旋桨结构优化问题。首先,提出一种新颖的优化模型建模方法,该方法在不影响优化结果的同时,能大幅减少设计变量个数,从而缩小优化空间,有效的提高优化效率。然后从整数编码、锦标赛选择以及加速策略等方面对遗传算法进行改进,使之成为一种能同时优化铺层层数和铺层顺序的高效算法。笔者所提的优化方法被用来求解该复合材料螺旋桨优化问题,优化时间缩短6倍,重量减少32%,固有频率提高30%,获得了较好的优化结果。     

新型管式气囊的防护性能分析及结构优化

汽车安全气囊乘员约束系统是一种有效的被动安全保护设备,它可有效地降低乘员在碰撞中所承受的减速冲击和二次碰撞力,但气囊在提供乘员保护的同时也可能对乘员尤其是离位乘员造成伤害。因此如何进一步减少副作用、降低成本等问题仍是理论上和工程中需要不断探索的重要课题。对作者发明的管式气囊技术进行进一步研究,通过有限元建模及MADYMO仿真运算软件建立气囊以及假人的虚拟试验模型,采用台车试验和虚拟试验相结合的方法,以台车试验获得的碰撞加速度曲线作为基线,附加上用计算机产生具有相同统计特性的白噪声子样,合成得到虚拟试验所需的碰撞曲线,输入到所建立的有限元模型中进行运算,对管式气囊的静态起爆特性以及在碰撞中对乘员的防护效果进行研究分析,虚拟试验结果表明管式气囊展开过程基本平稳,展开模式可控性强,先展开后膨胀的展开方式避免了传统气囊起爆初期压力突然增大以及后期压力不足的情况,能更好地发挥碰撞过程中对乘员的保护作用。同时针对仿真过程中发现的问题,通过布置拉带的方式对管式气囊的结构进行进一步优化。