基于BESO法的結構拓撲優(yōu)化研究及應用.pdf

1、在結構輕量化設計及選型過程中，拓撲優(yōu)化能夠靈活地優(yōu)選出合理而又富有啟發(fā)性的結構方案。拓撲優(yōu)化結果可作為概念設計階段的參考，拓撲構形的恰當選擇，能在很大程度上影響產品設計的主要性能。因而拓撲優(yōu)化處在一個更高的設計層次上，比后續(xù)的形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化更有價值，對工程界更具吸引力。連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化是本領域的熱點、難點之一。為此本文以連續(xù)體雙向漸進結構優(yōu)化法為基礎，將其理論拓展至多目標和非線性拓撲優(yōu)化，并研究了方法的工程實際應用問題。
　

2、　首先，研究了雙向漸進結構優(yōu)化的基本理論，剖析其結構進化策略，歸納出算法基本流程。就漸進法的數(shù)值問題進行分析，并給出有效解決方案；就編程過程中有限元分析部分的單元編碼關鍵步驟予以說明；研究了基于剛度和基于模態(tài)分析的雙向漸進法拓撲優(yōu)化。其次，將多目標優(yōu)化的相關理論應用于雙向漸進結構優(yōu)化設計，提出多目標漸進法結構拓撲優(yōu)化的實現(xiàn)方案，給出其優(yōu)化流程，基于此研究了靜載荷多工況和靜動態(tài)工況兩種常見情況的多目標漸進法拓撲優(yōu)化。然后，采用單元“硬殺”

3、雙向漸進法，研究非線性結構的剛度拓撲優(yōu)化，建立了力控制型和位移控制型的非線性結構拓撲優(yōu)化模型，并推導其靈敏度計算公式，給出了非線性結構的漸進法優(yōu)化流程；通過數(shù)值算例，研究了結構在線性、幾何非線性、材料非線性、幾何與材料耦合非線性四種有限元分析情形中的拓撲優(yōu)化效果。最后，研究了漸進法工程應用的實現(xiàn)問題，使用商業(yè)有限元分析軟件ABAQUS的腳本語言Python編制雙向漸進結構優(yōu)化算法，有限元分析過程依靠ABAQUS軟件執(zhí)行，Python與A