【摘 要】
:
结构动力学拓扑优化因其在模型的建立求解、设计灵敏度分析、数值不稳定问题处理上都有较大难度,而成为结构优化领域的挑战性课题。结构动力学拓扑优化可以更好的改善结构的静、动态力学性能,并得到造价低、质量轻的高可靠性结构。本文基于ICM(独立、连续、映射)拓扑优化方法,以板壳结构为研究对象,以结构重量为目标,以动力学性能为约束,分别对动力学特性与动力学响应两方面问题进行了研究。通过引入指数型过滤函数,分别
【机 构】
:
北京工业大学机电学院,北京,100124
论文部分内容阅读
结构动力学拓扑优化因其在模型的建立求解、设计灵敏度分析、数值不稳定问题处理上都有较大难度,而成为结构优化领域的挑战性课题。结构动力学拓扑优化可以更好的改善结构的静、动态力学性能,并得到造价低、质量轻的高可靠性结构。本文基于ICM(独立、连续、映射)拓扑优化方法,以板壳结构为研究对象,以结构重量为目标,以动力学性能为约束,分别对动力学特性与动力学响应两方面问题进行了研究。通过引入指数型过滤函数,分别建立了频率约束和动响应约束的板壳结构拓扑优化模型,利用瑞利商和序列近似对约束进行了显式化处理,并利用对偶规划方法对优化模型进行了求解分析。数值算例说明了指数型过滤函数在求解动力学拓扑优化问题时的有效性和可行性。
其他文献
基于金刚石刀具与工件表面间的热力耦合效应,对难加工材料超高速磨削过程产生的残余应力展开研究.运用有限元分析方法,建立了考虑磨粒旋转运动的平面磨削三维仿真模型,该模型涉及加载、卸载以及冷却三个过程,并重点分析了不同磨削条件(磨削速度和磨削深度)对残余应力场的影响.结果表明,由于磨削过程中磨粒具有较大负前角,磨粒主要受法向磨削力的作用,并且其与切向磨削力的比值集中在1.2 - 1.7 之间.磨削后工件
传统的梁、板、壳有限元法引入基本假设,用中面的位移和转角来描述变形状态,但插值函数需要满足C1 连续性,相对于仅要求C0 连续性的实体单元而言在处理上要复杂得多。本文提出基于独立覆盖的数值流形方法用于梁、板、壳的受力分析,在独立覆盖中直接采用高阶多项式级数去逼近真实解。该方法克服了在通常的实体计算中由于厚度过小而带来的数值病态问题,与梁、板、壳有限元法相比,单从自由度的数目来看,也未付出过高的计算
在等几何分析框架下,对大变形柔性梁、薄壳及薄膜结构的屈曲失稳现象进行非线性稳定性分析和后屈曲平衡路径的计算,采用非均匀有理B样条曲线/曲面(NURBS)描述柔性梁、薄壳以及薄膜结构,并采用一种可压的neo-Hookean模型描述超弹性薄膜材料的本构关系。基于Koiter的初始后屈曲理论,通过摄动展开得到阶数较低的降阶模型代替原有的有限元全模型,并通过引入屈曲模态和屈曲载荷来跟踪屈曲分支路径,将降阶
给出模拟覆冰分裂导线舞动的非线性有限元方法,实施了四分裂导线节段模型驰振过程的风洞试验。利用数值方法模拟该节段模型驰振试验,数值模拟和风洞试验结果一致,验证了数值方法的正确性。建立具有不同Irvine 参数的典型覆冰四分裂线路的有限元模型,Irvine 参数可以确定线路是否存在内共振。进一步利用给出的有限元方法模拟这些线路在稳定风场和随机风场中的舞动过程。基于数值模拟结果,分析具有和不具有内共振条
针对地下爆炸应力波跨时间、空间和应变率尺度的特点,本文提出了一种分段有限元正演方法。该方法将模拟区域划分为爆炸震源区和弹性响应区,在爆炸震源区采用动力有限元方法,在弹性响应区采用普通有限元方法,不同段界面之间采用节点位移的连续性为边界条件。本文从理论上说明了分段有限元正演思想的合理性,给出了该技术的具体实施步骤,并通过对比模拟研究验证了分段有限元正演技术在用于模拟爆炸应力波传播方面的正确性和有效性
物质点法(MPM)由于将物质区域离散为一系列质点并且在规则的固定背景网格上构建形函数,因而在求解冲击爆炸等大变形问题上具有一定优势。但对于大范围的流动问题由于其采用质点和背景网格的双重描述,会较单一的网格类方法需要更多的内存和计算时间,并且不容易构造高阶格式。这在一定程度上限制了物质点法的求解范围和求解精度。因而,本文提出基于“握手区”的耦合物质点有限差分法(CFDMP),求解爆炸问题时,在空间上
将描述易于破坏的大变形构件的SPH方法与描述柔性多体构件的绝对节点坐标方法(ANCF)相结合,提出了一种新的计算柔性多体系统断裂动力学的方法,建立了对应的耦合动力学模型。为保证计算域的连续性,引入SPH虚粒子并嵌入在ANCF单元与SPH粒子的连接边界处,以传递SPH粒子与ANCF单元的之间的相互作用。提出了基于GPU的并行计算技术与区域分解技术来提高计算效率。采用了预估校正的迭代算法求解SPH粒子
在本项研究中,一个热力耦合的光滑粒子流模型被用来模拟AISI 4340钢的高速直线切削,数值实验按刀尖圆角半径不同分为4组,采用聚晶立方氮化硼刀具。该模拟能够直观的显示绝热剪切带内温度产生和聚集,能够方便的研究圆角刀具半径对工件材料的场变量——温度场、应力场和应变场之间的关系。仿真发现在高速切削实验中随着刀尖圆角的改变材料去除方式会发生突变——随着刀尖圆角的增加,材料从剪切破坏模式向堆积挤压破碎模
A new hybrid reliability analysis method is developed based on probability and ellipsoidal convex models.Random distributions are used to deal with the uncertain parameters with sufficient information
比例边界有限元是一种只需在边界上划分网格且无需基本解的半解析方法,能有效地处理应力奇异性和无边界问题。本文提出了一种比例边界有限元的二阶灵敏度分析方法,可以准确和高效地求解响应关于参数的二阶梯度。在方法中,首先通过建立仅需右特征向量的哈密顿矩阵特征灵敏度分析方程,发展了一种改进的比例边界有限元一阶灵敏度分析方法;其次,进一步通过构建二阶哈密顿矩阵特征灵敏度分析方程,并对比例边界有限元系统方程进行一