基于類桁架的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化離散化方法及WEB系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化能節(jié)省很多材料,幫助企業(yè)取得很大經(jīng)濟(jì)效益,近年來成為優(yōu)化研究領(lǐng)域熱點(diǎn)之一,越來越多的企業(yè)引用這項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)他們的產(chǎn)品設(shè)計。相比于其他材料模型,采用類桁架材料模型可以很好的避免各種數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象,可以得到更合理的結(jié)果,具有更大的設(shè)計空間。本文中研究的問題均基于類桁架材料模型,采用有限元方法計算設(shè)計域各單元節(jié)點(diǎn)的主應(yīng)變,根據(jù)滿應(yīng)力優(yōu)化準(zhǔn)則更新節(jié)點(diǎn)桿件的密度,根據(jù)主應(yīng)變方向更新桿件方向。由此得到一個近似Michell結(jié)構(gòu)的類桁架連續(xù)

2、體。
　　由于Michell結(jié)構(gòu)是一種由無限多無限密的桿件構(gòu)成的非勻質(zhì)各向異性連續(xù)體,雖然理論上是最優(yōu)化的,但工程中常用勻質(zhì)各向同性材料,Michell結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中難以實(shí)現(xiàn)。需要一定的方法從中獲取離散的桁架或者帶孔等厚板,然后提取優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)的幾何模型,連接概念設(shè)計階段與詳細(xì)設(shè)計階段。本文的第三章中,研究了從類桁架連續(xù)體中離散出桁架并對桁架編號的方法。首先從桿件密度和方向優(yōu)化分布場中獲得離散的桿件優(yōu)化分布,然后從桿件優(yōu)化分布獲

3、得優(yōu)化桁架并編號,算例得到的結(jié)果表明該方法有效。由于工程中常用等厚板作為構(gòu)件,因此還研究了從類桁架連續(xù)體中獲取帶孔等厚板的方法。對密度更新的過程增加一些約束,將桿件的密度限制在一定范圍內(nèi),逐漸形成帶孔的非勻質(zhì)類桁架連續(xù)體,再繪出密度大于一定值的等值線,利用道格拉斯普克算法處理等值線,得到光滑的幾何邊界作為詳細(xì)設(shè)計階段的初始方案。算例中優(yōu)化了一個右端受集中荷載的懸臂梁,并將Matlab得到的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行光滑處理,利用Python將處理后的

4、輪廓導(dǎo)入到了Abaqus中進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了概念設(shè)計向詳細(xì)設(shè)計的轉(zhuǎn)化。
　　第四章主要介紹了我們所開發(fā)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化WEB程序的開發(fā)框架和運(yùn)行機(jī)理。該WEB程序基于的結(jié)構(gòu)是B/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu),開發(fā)過程包含三個環(huán)節(jié):Matlab業(yè)務(wù)邏輯層,中間業(yè)務(wù)服務(wù)層,前端交互層。瀏覽器端的前端顯示界面是用Flash結(jié)合腳本語言Actionscript3.0設(shè)計的,后臺邏輯處理程序是Java語言開發(fā),其中封裝了Matlab核