胶印机滚筒结构的拓扑及尺寸优化设计

胶印机滚筒在印刷压力作用下的挠曲变形是影响印品质量的重要原因。以PZ1740胶印机橡皮滚筒为研究对象,提出了一种基于拓扑优化和尺寸优化的橡皮滚筒结构设计方法。建立了滚筒结构的二维拓扑模型,以应变能最小为目标,体积分数作为约束,得到滚筒结构的拓扑分布;在拓扑构型基础上,建立了滚筒结构的参数化模型,以挠曲变形最小为目标,结构质量作为约束条件进行尺寸优化,得到了滚筒具体的结构。优化分析结果表明,优化后的滚筒结构在质量约束的条件下有效地减小了挠曲变形,提出的方法在胶印机滚筒结构优化设计中可行且有效。     

平面桁架结构拓扑优化设计的改进智能算法

结构拓扑及形状退火算法(STSA)用于桁架结构拓扑优化设计,其优化特点为注重结构构型的改变而较少考虑结构的力学性能,而针对既定几何构型的桁架结构截面优化,满应力准则法(FSD)具有明显优势,因此,将其引入退火历程改进STSA。提出结构几何构型状态相对稳定判别方法,并以结构构型状态相对稳定作为引入FSD的最佳时机形成杂交算法。算例分析表明：该改进智能算法使寻优搜索过程更为稳定,其表现为搜索效率、鲁棒性和最优解均得以改善。     

漫谈结构优化设计

文章简明的阐述结构优化设计相关的一些基本问题,其目的在于向安装工程结构设计人员推介这门新技术.     

地面运动激励下结构的动力学形状优化设计

通过推广和修改ESO方法来进行结构形状优化设计，以达到控制地面运动激励下的结构随机动力响应的目的，根据工程实际要求，用随机动力学理论构造具有白噪声功率谱的地面运动的随机响应表达式。基于特征导数的模态截断法和近似处理，导出了一套平均均方动响应的灵敏度公式，在优化软件上实现了形状优化算法，提供的算例显示了本方法的合理性和有效性。     

离散变量桁架结构拓扑优化设计的混合算法

将相对差商法和混沌优化结合起来,形成求解离散变量桁架结构拓扑优化设计的混合算法。利用相对差商法可以对离散变量快速寻优的特点,及混沌变量的全局遍历性,可以有效地跳出局部最优解,达到拓扑优化全局寻优的目的。通过采用和准最优解的对比及几何稳定性的判断等辅助性技术,降低了重分析次数。同时,高效的重分析方法的结合,提高了求解的效率,也避免了拓扑优化问题中求解的一些困难。算例表明,该算法对于离散变量的拓扑优化设计问题是快速有效的。     

空间桁架结构拓扑优化设计的线性规划方法

本文以杆件内力为设计变量,构造了多工况作用下空间桁架结构拓扑优化的线性规划模型,考虑了应力和位移约束,能够避免奇异最优拓扑和不稳定结构的产生。     

桁架结构智能布局优化设计

结构的布局优化由于涉及尺寸、形状和拓扑三个层次的综合设计而成为优化问题中的难点,结合桁架结构提出了一个基于多个初始基结构的布局优化方法。以智能生成的、型式多样合理的基结构代替传统模型中的单一基结构,然后从不同基结构下的拓扑优化结果中找出最优设计。在克服传统基结构法有可能限制求解空间而丢失最优解这一局限性的同时,将形状和拓扑优化设计有效分离,降低了求解的难度,并且结合拓扑变化法,实现了桁架结构从选型生成、分析计算到优化设计的一体化智能设计过程。算例表明:利用该文提出的方法进行桁架结构的最优布局设计是可靠有效的。     

液压挖掘机斗杆结构的拓扑优化设计

为了提高斗杆的刚度并减小其质量,以BD85W型液压挖掘机的斗杆为例,应用变密度拓扑优化方法,以刚度最大为目标,以体积分数为约束,对斗杆结构进行优化设计,得到了液压挖掘机斗杆的新结构.斗杆的新旧结构对比表明:斗杆新结构体积减小18.22%,刚度增大6.58%,达到了预期的刚度要求.拓扑优化方法有利于提高产品的系列化程度和设计水平,能为挖掘机斗杆的结构分析和优化设计提供参考.     

瓦楞纸箱尺寸优化设计的算法分析

针对目前瓦楞纸箱的计算机辅助设计系统应用的局限性,对瓦楞纸箱尺寸优化设计的算法进行了研究,提出了两种尺寸优化设计算法.并利用VC 开发了瓦楞纸箱尺寸优化设计系统,为瓦楞纸箱的计算机辅助设计系统应用提供了一定的理论基础.     

基于人工材料的结构拓扑渐进优化设计

首先,提出了一种在结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路。在此基础上,结合ESO方法和应力灵敏度,建立了结构有限单元增、删的准则, 给出了一种新的拓扑优化算法。算例表明该方法能采用固定有限元网格中不同的初始优化结构就可获得优化拓扑。由于其概念上的简洁性和应用上的有效性,该方法具有一定的工程应用价值。     

Topology and sizing optimization of discrete structures using a cooperative coevolutionary genetic algorithm with independent ground structures

This article proposes a method called the cooperative coevolutionary genetic algorithm with independent ground structures (CCGA-IGS) for the simultaneous topology and sizing optimization of discrete structures. An IGS strategy is proposed to enhance the flexibility of the optimization by offering two separate design spaces and to improve the efficiency of the algorithm by reducing the search space. The CCGA is introduced to divide a complex problem into two smaller subspaces: the topological and sizing variables are assigned into two subpopulations which evolve in isolation but collaborate in fitness evaluations. Five different methods were implemented on 2D and 3D numeric examples to test the performance of the algorithms. The results demonstrate that the performance of the algorithms is improved in terms of accuracy and convergence speed with the IGS strategy, and the CCGA converges faster than the traditional GA without loss of accuracy.     

具有形状和应力约束的连续体结构拓扑优化及其在框架结构设计中的应用

本文研究了在形状和应力约束下的连续体结构拓扑优化问题,采用满应力法求解保证了应力约束的满足;根据对形状的要求,固定部分单元不被删除,强迫最优拓扑满足设计要求。对框架结构进行了计算,结果表明了算法的正确性。     

桁架结构布局优化的并行子空间方法

由于结构布局优化存在设计变量类型众多和变量耦合等问题,采取合适的优化方法获得满足结构设计要求的最小质量的结构具有重要的工程意义.基于多学科设计优化方法中的并行子空间优化法,提出一种桁架结构布局优化的并行子空间优化方法.将结构布局设计问题按设计变量类型分为布局、形状和尺寸三个并行的子空间,设计变量在各自的子空间内单独优化,各子空间优化结束后,在系统级中协调3类设计变量,保持最小质量的子空间的优化设计变量不变,采用近似一维搜索的方法协调其他子空间的设计变量,然后进行下一次迭代直至收敛.2个算例表明该方法能够取得较好的优化结果,具有实际工程应用价值.     

结构频带激励下的整体动响应优化

结合频响函数的性质,采用目标频带内各模态峰值响应的 -范数作为整体响应水平的衡量指标,将等效目标函数的灵敏度表示为固有频率和振型灵敏度的函数,进而采用基于梯度的迭代方法求解,实现结构在宽频激励下的整体动响应优化,该方法适合于多频带的响应控制。此外,在频带响应优化模型的基础上,提出了通过增加频率约束,使之能应用于密集频率结构,避免迭代过程中的密频和重频现象。最后通过桁架截面优化和形状优化的数值算例,表明了本文提出方法的合理性和有效性。     

基于遗传算法的离散型结构拓扑优化设计

采用遗传算法求解包括桁架结构和框架结构的离散型结构拓扑优化问题。在遗传算法的基础上,通过引入拓扑变量并修改被删除杆件的材料弹性模量,提出了一个受多工况荷载作用,能同时考虑应力、稳定及位移等约束的离散型结构拓扑优化问题统一数学模型。该模型不但能同时适用于桁架结构和框架结构等离散型结构拓扑优化问题,而且还能解决奇异最优解问题。结合上述统一数学模型和遗传算法,给出了求解离散型结构拓扑优化问题的优化方法。算例结果表明,采用该文提出的拓扑优化方法可有效、方便地对桁架结构、框架结构等离散型结构进行拓扑优化设计。