拓撲優(yōu)化在機械產(chǎn)品設計中的應用研究.pdf

1、拓撲優(yōu)化主要研究在給定設計空間、支撐條件、載荷條件等要求下材料的最優(yōu)分布問題。相對于尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化而言,拓撲優(yōu)化在理論和計算上要更為復雜,也是當前結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性和潛在經(jīng)濟效益的研究課題之一。在概念設計階段,拓撲優(yōu)化可以對產(chǎn)品所需性能全部予以考慮,在給定的設計空間下找到最佳的設計思路,并直接給出改進方案,而不僅僅是校核,從而真正幫助工程師設計出創(chuàng)新可靠的產(chǎn)品。由于其在產(chǎn)品設計中的基礎性作用,拓撲優(yōu)化被應用于航空航天、材料

2、、車輛、機械等諸多工程領(lǐng)域的優(yōu)化設計。
　　 論文在分析總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎上,以拓撲優(yōu)化在機械產(chǎn)品設計中的應用研究為主線,以拓撲優(yōu)化方法的基礎理論、常用方法、優(yōu)化算法、關(guān)鍵問題及應用研究為提綱進行展開。論文首先對拓撲優(yōu)化中常用的材料插值方法進行總結(jié)研究,系統(tǒng)研究了均勻化理論和SIMP材料插值方法,推導了基于SIMP方法的拓撲優(yōu)化模型,得出了基于優(yōu)化準則法的迭代格式及分析流程。針對以多孔材料、棋盤格、網(wǎng)格依賴性和局部極值為代表