幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優(yōu)化設計

1緒論(1)1.1多胞結構拓撲結構設計及其復雜性(1)1.2多胞結構研究進展及其分析(3)1.2.1結構設計方法(4)1.2.2基于幾何特征的結構設計(6)1.2.3考慮制造的多胞結構設計(7)1.3多胞結構優(yōu)化設計的典型應用(8)1.3.1航空航天領域的應用(9)1.3.2醫(yī)療領域的應用(10)1.3.3車輛設計領域的應用(11)1.3.4其他應用(13)1.4問題分析(15)1.5多胞結構研究前景(16)參考文獻(17)2幾何參數(shù)驅動的單胞結構設計(29)2.1概述(29)2.2基本單元(33)2.2.1桿單元(33)2.2.2梁單元(34)2.2.3矩形單元(37)2.2.4六面體單元(39)2.3單胞設計方法(41)2.3.1均勻化方法(42)2.3.2超單元法(44)2.3.3自由度縮減(46)2.4單胞結構設計(48)2.4.1基于均勻化方法的單胞結構設計(48)2.4.2基于子結構的單胞設計(49)2.5本章小結(50)參考文獻(50)3基于單胞的優(yōu)化代理模型(53)3.1結構優(yōu)化代理方法概述(53)3.2幾何參數(shù)下的單胞密度映射(56)3.3基于彌散插值方法的力學矩陣重構(57)3.4基于分段樣條插值方法的矩陣重構(59)3.5懲罰因子(61)3.6單胞優(yōu)化代理模型(61)3.7數(shù)值算例(63)3.7.1單胞樣本構建(63)3.7.2基于彌散插值的代理模型精度分析(64)3.7.3基于分段樣條插值的計算精度(67)3.8本章小結(71)參考文獻(71)幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優(yōu)化設計目錄4單胞數(shù)據(jù)驅動的結構拓撲優(yōu)化方法(75)4.1數(shù)據(jù)驅動的多胞結構設計概述(75)4.2設計變量與單胞矩陣(78)4.3多胞結構優(yōu)化模型(80)4.4變量更新方法(81)4.5單胞數(shù)據(jù)驅動的結構優(yōu)化方法(83)4.6優(yōu)化實例(84)4.6.1優(yōu)化代理模型計算精度(84)4.6.2二維懸臂梁結構設計(89)4.6.3三維簡支梁結構設計(91)4.6.4三維懸臂梁設計(93)4.7本章小結(95)參考文獻(95)5多胞結構的頻率響應性能設計方法(99)5.1引言(99)5.2單胞結構力學矩陣重構(102)5.3單胞優(yōu)化模型構建(104)5.4多胞結構頻率響應設計優(yōu)化模型(105)5.5靈敏度分析(106)5.6單胞優(yōu)化代理模型構建與分析(107)5.7優(yōu)化計算實例(115)5.7.1兩端固定梁的頻率設計(115)5.7.2懸臂梁結構設計(118)5.7.3三維支撐塊結構的頻率設計(121)5.8本章小結(124)參考文獻(124)6周期性多胞結構拓撲設計優(yōu)化方法(128)6.1周期性結構設計概述(128)6.2子結構凝聚與反求(132)6.3周期性多胞結構優(yōu)化模型(132)6.3.1宏觀結構優(yōu)化模型(133)6.3.2周期性單胞構型設計模型(133)6.4靈敏度分析(134)6.5周期性多胞結構的設計方法(135)6.6優(yōu)化實例(136)6.6.1懸臂梁結構設計(136)6.6.2雙端固支梁結構設計(139)6.7本章小結(143)參考文獻(143)7桿單胞驅動的多胞結構設計(147)7.1引言(147)7.2考慮空間位姿的桿單元重構(149)7.3基于桿單元的單胞結構設計模型(150)7.4基于桿單元的連接矩陣(153)7.5桿單胞驅動的多胞結構設計(154)7.5.1優(yōu)化模型定義(154)7.5.2靈敏度分析(156)7.6桿單胞構建(156)7.6.1桿單胞修正(156)7.6.2桿單胞自支撐性構建(158)7.7優(yōu)化實例(162)7.7.1二維懸臂梁設計(162)7.7.2三維支架設計(166)7.8本章小結(168)參考文獻(169)8自定義單胞的約束阻尼結構設計(174)8.1引言(174)8.2約束阻尼的有限元基礎知識(177)8.3自定義單胞的優(yōu)化代理模型(180)8.4約束阻尼結構的設計(185)8.4.1基于SIMP方法的阻尼結構設計(185)8.4.2基于RAMP方法的阻尼結構設計(186)8.5計算實例(187)8.5.1優(yōu)化代理模型的計算精度分析(188)8.5.2懸臂梁設計(192)8.5.3OC方法與MMA的對比(196)8.5.4結構性能試驗(199)8.6本章小結(202)參考文獻(202)