轴对称结构拓扑变化重分析的新方法

提出了轴对称结构的两种基本拓扑变化,并应用Moore-Penrose逆理论及单元刚度矩阵的一种分解,给出了轴对称结构拓扑变化公式.利用该公式提出了一种轴对称结构拓扑修改的重分析新方法.该方法在计算静力响应时,不需反复组装、求解线性方程组,一切只需经过结构拓扑变化来实现,节省了大量的计算时间.因此该方法是一种精确的方法,并且由于公式简单,容易上机,适于拓扑优化设计(特别是局部优化设计)的重分析.最后给出的算例证明了该方法的有效性.     

刚架结构拓扑修改的加权广义逆方法

利用刚架结构刚度矩阵的加权分解和矩阵加权广义逆理论,提出了刚架结构拓扑修改方法——M-P加权广义逆拓扑变化法。该方法适用于刚架结构拓扑优化设计(特别是局部优化设计)的重分析。由于文中给出的刚架结构拓扑变化公式都是显性而简单的,所以具有很好的计算效率。     

野战地域通信网拓扑结构生存性的一种评价方法

针对野战地域通信网的拓扑结构复杂和随战场环境变化而变化的特点,提出了一种评价野战地域通信网的拓扑结构生存性的方法,给出了生存性指标定量计算的数学表达式,该方法简便、可操作性强,能够较好地反映野战地域网的拓扑结构的生存性。     

基于预条件Lanczos算法的结构拓扑修改静态重分析方法

提出了一种新的结构拓扑修改静态重分析方法。该方法易于实现并且适用于拓扑修改中的3种情况:自由度不变化;自由度减少;自由度增加。根据初始分析结果,对拓扑修改的3种情况分别选取了适当的预条件子,应用Lanczos迭代算法得到拓扑修改后结构响应。将此算法与直接Lanczos算法分别应用于数值算例,比较了预条件前后迭代收敛速度。应用本文提出的方法计算成本显著降低,计算结果显示了该算法的正确性和有效性。     

基于重分析加速的SIMP方法及在桥梁选型中的应用

针对拓扑优化中固体各向同性惩罚(SIMP)方法在优化循环中需反复进行有限元分析而导致计算效率低下的不足,提出了基于组合近似重分析(CA)与SIMP方法相结合的拓扑优化加速算法。为避免迭代过程中重分析误差对最终拓扑结果的影响,采用引入自适应CA算法并采用序列级数收敛性估计近似误差,并提出了一种基于误差控制的重分析更新准则。通过数值算例对比了标准SIMP和改进SIMP方法的拓扑优化结果及计算效率。结果表明,改进的SIMP方法在得到相近拓扑构型的条件下减少了83.6%～91.8%的有限元分析次数,说明所提出的基于CA加速的SIMP方法能显著提高拓扑优化的计算效率。最后将改进SIMP方法应用于一座人行桥的选型,发现该方法优化的人行桥拓扑构型清晰,计算效率高,相比初始构型,拓扑构型可以降低结构的应力、提升人行桥的舒适性。     

结构拓扑修改动力学重分析的单步摄动逆迭代法

提出了一种结构动力学拓扑重分析的单步摄动逆迭代方法:首先将新增加的自由度通过动力缩减方法凝聚到原始自由度上;然后用单步摄动法求出初始结构自由度和增加自由度上的修正特征向量;再用瑞利-商逆迭代法对整个自由度的近似特征向量进行逆迭代,并最终采用瑞利商获得修改结构的近似特征值。数值算例的结果表明:该方法计算编程简单易行,且具有较高精度,适合用于结构拓扑修改自由度增加时的动力学重分析。     

一种载荷路径可控的柔性机翼前缘拓扑优化方法

形变柔性机构拓扑优化设计是解决自适应机翼前后缘连续平滑变形的关键。针对柔性机构传统基结构法拓扑优化结果依赖于其初始结构构型产生方法,存在自由单元和不连续结构的问题,提出了一种载荷路径生成可控并避免路径交叉的方法,运用自适应遗传算法,结合机翼前缘形变柔性机构进行拓扑优化设计,分别用MATLAB编程设计计算和用ANSYS对优化结果进行了有限元形变性能分析,并与传统的载荷路径法的拓扑优化进行了对比分析和实验验证。结果表明:所采用方法有效解决了优化前初始结构构型生成的可行性问题,提高了优化的收敛速度和精度。     

基于拓扑和尺寸组合优化的ATV车身轻量化研究

针对车身结构在概念设计阶段出现的拓扑优化结果不连续,结构优化设计周期时间长等问题,基于optistruct优化软件,提出一种拓扑和尺寸组合优化模型.该模型可以同时进行尺寸优化和拓扑优化设计,得到车身蒙皮优化尺寸和最优的车身骨架加载路径,同时缩短了结构的概念设计阶段的设计周期.以ATV车身的结构优化设计为研究对象,对比优化前后的分析结果,在不降低结构性能的前提下优化后的结构减重105.5kg,验证了该方法的可行性.     

基于不规则元胞的主轴温度－结构场耦合热拓扑优化设计方法

为了适应复杂的几何形状,避免传统的规则矩形元胞不能均匀地覆盖设计区域的问题,实现主轴结构耦合场热拓扑优化设计,提出基于不规则元胞的混合元胞自动机法（HCAM）耦合场主轴热拓扑优化设计方法. 该方法以数值传热学的相关理论为基础,用三角形元胞来替代传统的矩形元胞,并引入局部网格细化的思想,在应力集中或应变急剧变化的区域实现局部元胞细化,使得整个结构的元胞尺寸自适应变化. 通过案例对比分析验证了该方法的可行性,该方法可以有效地适应复杂结构形状、减少元胞单元和有限元网格的数量以及降低元胞单元与有限元网格之间映射的难度. 利用不规则元胞的HCAM对主轴结构进行不同工况下的温度－结构场耦合热拓扑优化设计研究,最终获得的热拓扑优化构形结果不仅减少了主轴结构材料,而且改善了其热态特性.     

铝合金空间网架的拓扑优化设计与耗材量比较

网架结构的拓扑优化设计对结构性能及其耗材量有着至关重要的影响.利用OptiStruct软件,分别对3种跨度和3种约束工况下的铝合金网格进行拓扑优化,并根据拓扑优化结果进行结构设计,计算拓扑优化后的铝合金网架耗材量.对比分析了不同跨度及约束条件下拓扑优化后铝合金网架与钢网架的用材量.与传统钢网架相比,按拓扑优化设计方法得...     

结构拓扑修改重分析算法在I-DEAS中的实现

介绍了结构拓扑修改重分析方法在I-DEAS软件中的实现方法。基于I-DEAS开放求解体系结构,设计了重分析方法的框架,利用开放求解器提供的命令和矩阵操作方法完成重分析方法的程序实现。重分析方法重新利用保存在数据库中的矩阵计算结果达到减少计算量的目的。给出了重分析方法在大型通用软件中的实现方法,为理论方法研究向工程应用提供了一种快捷的实现途径。     

基于偶数行Epsilon加速的结构拓扑修改重分析算法

基于Guyan缩聚和Neumann级数展开方法,提出了一个新的结构拓扑修改静态重分析方法。首先,将增加的自由度通过Guyan缩聚方法凝聚到原始结构自由度上,形成缩聚方程。其次,根据刚度矩阵增量,利用Neumann级数展开建立向量序列,采用偶数行Epsilon加速算法对向量系列进行迭代加速求和,从而快速求出原结构自由度的位移,增加自由度的位移可从缩聚方程得到。数值算例表明,本文算法计算量是基于直接Epsilon的重分析算法的一半,而计算精度相当。     

平面刚架结构拓扑变化公式

本文利用Ｍｏｏｒｅ－Ｐｅｎｒｏｓｅ逆理论，得到了平面刚架结构拓扑变化的显式公式，建立了一个求解静力响应的新方法，适用于有结构变化的分析。     

从三视图自动重建立体图

本文讨论并实现凸多面体的重建技术,设计了一种混合边模式的拓扑结构和基于面模型的对称数据结构。本文提出的一种新型消隐算法,采用了对面进行优先排序的消隐预处理技术,并利用对面扫描的方法避免了边之间的求交运算。整个技术的特点是图形信息表示简洁、计算量小、通用性较强。     

权函数和圆盘裂纹的张开位移

本文提出了用权函数法来推导承受轴对称载荷无限大体圆盘裂纹D-M模型之裂纹张开位移COD一般公式.应用它计算了四种载荷情况的COD,可供工程上应用.本文的方法具有计算简便的优点,     

结构拓扑修改静态重分析的BFGS方法

利用BFGS拟牛顿法的局部超线性收敛特征,提出了基于此方法的结构拓扑修改静态重分析算法。特别是根据初始结构分析结果,构建了三种拓扑修改形式的BFGS修正迭代阵-近似Hesse矩阵逆的初始迭代矩阵的设置方法。与随机或一般指定初始迭代阵取为单位矩阵的BFGS算法相比较,应用此特殊选定的初始点,进行BFGS算法求解修改后结构的响应值能显著降低计算成本,计算结果验证了该算法的正确性和有效性。     

添加结构支撑约束的一种快速重分析算法

在结构设计优化中经常将结构支撑作为设计优化对象,支撑条件的修改导致系统的求解规模发生改变,使得快速准确分析修改后结构的响应成为一个挑战.本文发展了连续矩阵逆(SMI)方法,提出了添加结构支撑约束重分析的一种快速算法.该方法利用支撑修改后对应刚度矩阵的对称性,有效缩减了计算量.数值算例表明,本文方法能够快速给出精确结果.     

偏心隔震结构扭转地震作用的简化计算公式

以隔震结构偏心参数对结构地震反应的影响分析结果为依据,分析了偏心参数对结构转动方向地震作用的影响,利用最小二乘法拟合,提出了计算偏心隔震结构转动方向地震作用的简化计算公式,当给定结构相应的偏心参数后,利用给出的简化公式能较方便地计算出上部结构扭转加速度,为计算偏心隔震结构的地震作用提供了简便、快捷和准确的方法。