典型三维机械结构拓扑优化设计

为了提高拥有数万个单元以上的三维机械结构拓扑优化的计算效率, 基于渐进结构优化方法, 并结合结构位移计算的迭代方法, 建立一套三维机械结构拓扑优化的求解策略和算法.然后, 构建分别用于结构分析和结构优化迭代的两套数据流和它们间的映射方法, 研究和开发三维机械结构拓扑优化设计软件.完成几个典型和复杂的三维机械结构的仿真优化设计.设计结果表明,发展的方法和软件是正确和有效的, 且具有广泛的工程应用前景.     

基于机械结构形态的三维CAD模型检索

针对三维CAD模型检索相似度度量特征信息不完备问题,提出基于机械结构形态的三维模型检索方法.通过分析机械结构形态的基本特征,构建基本体形态位置相似比较的黄金分割相似系数,研究基本体形态姿态相似比较的方向向量、法向向量比较规则,并定义曲线轮廓值指标计算基本体形态的轮廓相似度.综合上述3个比较指标及坐标系变换相似度,提出基...     

面向机身颤振模型结构设计的拓扑优化方法

飞机颤振模型的结构设计是一个以固有频率为目标且具结构相似要求的反求问题.为了实现设计兼具结构和弹性特征相似的机身比例模型的目的,提出基于拓扑优化技术的机身颤振模型结构设计方法.该方法采用含规则几何形状的有限元集合描述机身骨架的结构特点,引入独立于有限单元网格的"节"作为结构修改的基本单位,构建与原机结构相似的格栅骨架加蒙皮有限单元模型,并将拓扑优化中的相邻敏度分配法与双向渐进结构法相结合,实现了以频率为目标、以体积为约束的拓扑优化.经过某圆筒机身的颤振模型优化算例证明,该方法有效地保证了优化后模型与原模型的结构相似性,并且达到了给定的固有频率,为飞机颤振模型设计提供了有益的借鉴方法.     

面向飞机颤振模型设计的结构拓扑优化研究

飞机颤振模型的结构设计是一个以固有频率为目标、兼具结构相似要求的反求问题。针对拓扑优化方法只能得到不规则孔洞而无法满足模型相似要求的难题,提出了一种含规则几何约束的结构拓扑优化方法,并将基于单元材料特性更改的方法与双向渐进结构法相结合,利用敏度再分配方法,实现了以频率为目标、具有规则孔洞的结构拓扑优化,且有效抑制了优化中的棋盘格式和局部模态现象。某飞机机身壁板的优化算例证明,该方法能设计出具有给定固有频率的结构,并使之与原机身具有一定的结构相似性。     

机械结构形态知识融合

针对机械结构形态三维模型重建时基本体形态特征孤立的问题,提出机械结构形态的知识融合算法。通过分析基于本体的机械结构形态知识转换关系,提出基本体转换模型知识、机械结构形态元知识、机械结构形态知识的表示方法。根据机械结构基本体形态的特点提出机械结构形态元知识融合的包容规则、叠加规则、关联规则及吸收规则,并根据机械结构基本体的运算关系分析融合规则的运用规律,提出机械结构形态知识融合算法,实现了机械结构基本体形态的有机整合。支架实例验证了机械结构形态知识表示方法及其知识融合算法的有效性。机械结构形态知识融合为机械结构形态建模提供了实践的方法,简化了机械结构三维模型的特征。     

基于图集的机械结构部件信息建模

提出图集表达方式的机械结构部件信息建模方法，它由拓扑关系属性图，连接件约束图，特殊工艺过程约束图和公差图组成，该方法不仅可以全面，直观地表达工艺设计所需要的信息，而且非常便于在装配工艺设计是使用。     

杆系结构拓扑优化设计方法的比较

本文对杆系结构拓扑优化设计的几种方法进行了讨论与比较,进而通过一个典型结构说明了各自的优点与缺陷。     

一种以拓扑结构信息为骨架的线缆数字化模型

针对机电产品中复杂线缆的拓扑结构、几何和繁杂工程语义信息统一表达难的问题,提出一种以拓扑结构信息为骨架的线缆数字化模型。该模型将线缆抽象为多层次的基本元素,分别建立基本元素间的包含关系和连接关系无向图来表达其复杂的拓扑结构,并以此作为骨架,在不同的基本元素集合上关联线缆的几何通路、电气连通、工程材料等信息,实现了对线缆多方面工程语义信息的表达。提出了对该模型信息的检索方法,以及创建三维线缆实体模型的方法。最后,对基于该模型开发的线缆数字化取样、线缆装配仿真等软件模块进行了工程实例验证,结果表明该模型可有效表达不同应用中线缆的复杂结构和多方面的工程语义信息。     

三维CAD模型检索方法的优化研究

随着三维CAD模型库模型数量的增加,会导致其检索效率大幅度降低,针对这一问题,提出了一种基于机械结构形态的三维CAD模型检索优化方案.采用数据分组聚合技术,分析了三维模型相似性特征,提出了模型相似性比较矩阵、模型相似链等聚类方法,简化了模型检索流程;通过对分布式计算框架工作原理的分析,融合基于机械结构形态的三维CAD模...     

基于SIMP方法的散热结构拓扑优化设计

运用SIMP方法和相关优化准则分析了散热结构拓扑优化设计的数值算法,在MATLAB环境中完成了几种典型结构的拓扑优化实验,并把相关实验结果与level set方法得到的优化结果进行了对比分析。     

机械系统拓扑结构的通用表达模型设计

提出了一种适用于机械系统的通用拓扑模型——环基树拓扑结构模型 ,研究了环基树的性质及自动生成算法 ,介绍了运动和力的拓扑表等概念 ,给出了两个基于环基树结构的通用自由度计算公式。研究结果为机械系统的计算机表达、管理、维护和加工提供了统一机制 ,构成了机械系统计算机辅助装配和性能分析统一建模的重要基础     

基于蚂蚁算法的机械结构优化设计

蚂蚁算法是近年来出现的仿生优化方法,该算法所具有的正反馈性、协同性及隐合并行性,使之成为一种具有广阔应用前景的优化算法。本文首先介绍了蚂蚁算法的基本原理及其编程方法,接着分别用五杆超静定桁架结构和齿轮减速器结构的优化问题对该算法进行考核。求解结果经与其它优化算法相对比,证实蚂蚁算法在求解机械结构优化问题上也可以获得较为满意的效果。     

基于图论和拓扑结构分析的机械式无级变速器的创新设计

归纳了原始机构的拓扑构造特性,运用图论理论得到了原始机构的拓扑缩图.通过对机构的原始拓朴缩图进行二度点的分配,消去同构方案后,即可综合出符合条件的拓扑全图和一系列相时应的运动链图谱.在此基础上指定各构件和运动副的类型,得到与原始机构具有相同或相似功能的新型机构.设计者可根据功能要求和具体的设计环境,从中筛选出好的结构.     

基于冗余拓扑结构的无线通信网络负载均衡方法

为解决无线通信网络负载不均衡问题,提出基于冗余拓扑结构的无线通信网络负载均衡方法。该方法在无线通信网络中引入环状链路,构建无线通信网络冗余拓扑结构后,通过基于帝国主义算法的网络负载均衡方法,设计以网络链路利用率最小的无线通信网络负载均衡目标后,由帝国主义算法以帝国竞争的方式,寻优获取可实现无线通信网络冗余拓扑结构中链路利用率最小的负载均衡方案。实验结果显示：所提方法设计的无线通信网络冗余拓扑结构中,数据可传输链路增多,在最优负载均衡方案控制下,网络链路利用率可实现最小化,且在多种工况下,所提方法是具备较高的适应能力,此时网络数据传输量得到保证。     

面向快速变型设计的产品结构模型研究

产品的快速变型设计需要建立合理的产品结构模型，根据产品变型设计的特点和配置管理的需求，提出一种基于装配拓扑树和零件拓扑树的产品结构模型，描述了产品及其零部件之间的并、或、异或等约束关系和选择条件，并以面向对象的方法构造了产品结构模型类，该模型的建立为实现快速变型设计提供了良好的基础。     

基于拓扑传递的耦合机械故障特征提取方法

旋转机械系统的复杂性,使得其特征参量具有较强的非线性和耦合性,对其进行有效特征提取存在困难。为了提取旋转机械系统耦合故障的特征信息,建立其状态特征信息拓扑空间,并构建旋转机械系统拓扑动力系统模型,基于系统的拓扑传递特性,提出了新的旋转机械系统特征提取的信息空间变换方法。通过跟踪系统特征信息的变换及传递过程,实现对系统特征信息的提取,从一个新的角度为分析旋转机械系统工作特性奠定基础。最后将该方法应用到含油膜力的裂纹故障、碰摩故障及裂纹碰摩耦合故障的旋转机械系统信息特征提取中,并通过仿真实验验证了理论方法的可行性。     

基于制造特征的零件拓扑结构模型及其构建研究

零件的表达模型是CAD／CAPP／CAM集成系统中信息传递和共享的关键,一个合理的模型对于系统集成至关重要。文中提出了一种基于制造特征的零件拓扑结构模型,论述了该模型建立的方法和过程,并详细说明了建模过程中的关键技术,最后以轴樊零件为例说明了系统建模功能的实现和应用,最终建模结果及应用效聚验证了该方案的合理性和有效性。     

面向制造的连续体结构拓扑优化设计方法研究

为了更好地解决结构拓扑优化的工程实用化问题,研究了一种面向制造的连续体结构拓扑优化设计的方法,即面向制造的分级拓扑优化方法。该方法可使优化结果同时满足设计性能和制造性能的要求。为消除数值不稳定,研究了密度和敏度混合高斯函数过滤算法,该算法能有效解决棋盘格式及网格依赖等数值不稳定问题,并能获得良好的优化结果。利用研究的分级拓扑优化方法和有关算法,对经典算例进行计算,所得结果验证了该方法的可行性和有效性。     

超精密机械结构多目标拓扑优化设计

为满足超精密工件台结构极高的静动性能要求,提出了一种基于目标分层的多目标结构拓扑优化方法,并将其应用于超精密工件台关键件的结构优化设计中。基于ANSYS的仿真实验结果表明,多目标结构拓扑优化方法能够有效地提高结构的静动性能和设计效率,满足超精密结构极高的性能要求,为现代工程结构的多目标优化设计和改进提供了理论依据和方法。