基于振型加速度法的桁架结构拓扑优化设计

基于振型加速度法和全局收敛的移动渐近线法(GCMMA)求解结构动力响应及其灵敏度,建立了以结构材料用量最小为目标,指定自由度位移和杆件应力的均方差为约束的拓扑数学模型,最后以一桁架结构的优化算例验证了所提方法的有效性。     

随机动力作用下平面框架结构拓扑优化

通过在时域角度建立平面框架结构的响应时域显示表达式,并且引用时域显示法解决了结构响应灵敏度的时域显示表达式,从而研究随机动力荷载在不同的参数下对平面框架结构拓扑优化的影响。     

某型搅拌车结构特性分析与拓扑优化

针对搅拌车在不同工况下常出现的后支撑台断裂故障,采用拓扑优化的方法对搅拌车后支撑台进行优化设计.以多工况变形能为目标函数,体积比为约束函数,通过变密度法进行结构拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果提取出新的支撑后台结构.对拓扑优化后的结构在扭转工况下进行分析,结果表明该结构在扭转工况下的强度满足正常行驶需求,达到了拓扑优化目的.     

网架结构的渐进式拓扑优化方法研究

渐进式结构优化通过逐步去除无效或低效的材料实现结构拓扑优化,是一种解决结构优化问题的数值方法。借助于该优化理论,文中提出一种网架结构拓扑优化的搜索方法并将其应用于结构设计。该方法首先结合拟建网架结构的外型尺寸创建初始模型,其次对初始模型划分有限元网格并进行渐进式优化拓扑分析,最后根据优化结果,结合常用的网架单元拓扑形式实现网架结构的杆件布置。分析结果表明,渐进式结构优化为网架拓扑分析提供了良好的解决方案,由优化结果得出的网架杆件受力更加均匀。相较于现有常用的网架结构形式,优化后的网架结构不仅用钢量有较大幅度下降,而且结构的鲁棒性以及极限承载力也表现突出。     

基于拓扑和响应面法的破拆机器人臂优化分析

臂架是实现破拆作业的最主要部件,其质量约占整车总质量的三分之二,因此在保证足够的强度条件下,进行优化设计就显得格外重要.本文以臂架系统的第一节臂为例,进行了优化过程说明,首先对臂架原始模型进行静力学仿真分析,之后利用拓扑优化方法对应力较大处的第一节臂进行结构优化,并对拓扑优化后的模型校核验证其可行性.最后通过响应面法对破拆机第一节臂典型尺寸进行灵敏度分析与尺寸优化.     

基于仿生子结构的十字交叉节点拓扑优化研究

针对十字交叉节点自重大且传统拓扑优化效果不佳的问题,应用仿生学原理提出一种仿生子结构划分方法,并进行了深入的拓扑优化及3D打印制造研究。首先通过SolidWorks软件建立十字交叉节点原始模型,并以蜂巢为仿生对象进行拓扑优化子结构划分,然后应用HyperWorks有限元软件进行给定荷载条件下的拓扑优化分析,优化目标设置为最大化刚度,约束条件设置为体积约束,其中仿生蜂巢子结构体积约束与其他次要子结构体积约束分别设置为0.8及0.2;最后通过OSSmooth模块进行FEA reanalysis处理,提取拓扑优化结果进行分析,并将拓扑节点有限元模型转化为STL文件,通过3D打印制造出拓扑节点的缩尺模型。研究结果表明：利用仿生子结构拓扑优化方法可仅使用2个子结构便快速得到最佳拓扑构型,其拓扑节点相较于原始节点最大位移降低了7.73%,最大等效应力降低了27.06%,质量降低了34.45%,应用此方法显著提升了结构优化效率和优化效果,将拓扑结果应用3D打印技术进行制造,解决了复杂形体采用传统工艺难以制造的问题。     

改进的双向渐进结构拓扑优化方法

对渐进结构优化方法进行了介绍,阐述了双向渐进结构拓扑优化步骤,针对拓扑优化中的常见问题提出了相应的改进措施,给出了拓扑优化的性能评价指标,并结合工程实例验证了改进后方法的有效性,以得到满意的拓扑结果。     

基于连续体结构拓扑优化的树状结构拓扑创构

针对概念设计阶段树状结构拓扑创构问题,提出了连续体结构拓扑优化方法。应用连续体结构拓扑优化法,建立体积约束下结构总应变能极小化（即结构总体刚度极大化）的拓扑优化模型,依据单约束优化问题的鞍点条件建立了优化迭代格式。研究了体积比、屋面结构刚度、屋面结构几何形式、设计空间高度等对树状结构拓扑形态的影响,并给出了具体应用算例。结果表明：随着材料用量的增加,树状结构拓扑随之复杂;随着屋面刚度的增加,树状结构分枝趋向于减少;不同的屋面结构几何形式会导致不同的树状结构拓扑形态;满足一定高度后,树状结构分枝形态不会受高度影响,仅是增加主树杆高度。     

超起变幅支座计算方法及拓扑优化设计研究

本文介绍了大吨位起重机带有的超起变幅支座结构静力学计算和拓扑优化设计方法,对超起变幅支座结构的静力学计算和拓扑优化流程进行了详细的论述,以实际产品为例对超起变幅支座计算和拓扑优化的可行性进行了论证,保证了计算方法精度及拓扑优化在超起变幅支座结构设计中的应用效果.     

ANSYS在结构拓扑优化设计中的应用

简要介绍了基于数值计算的结构拓扑优化方法及其不足,计算机辅助软件ANSYS的优化设计,便于模型多次修改直到最优为止。使得结构优化的速度和准确性大大提高,充分展现了该软件在拓扑优化中的强大功能,给出一些结构拓扑优化算例。