渐进结构优化设计的现状与进展

渐进结构拓扑优化（ESO）是近年来兴起的一种解决各类结构优化问题的数值方法。它是基于这样一个简单概念：通过将结构中无效或低效的材料一步步去掉,剩下的结构将逐渐趋于优化。其特点在于简单,通用,优化的结构可为桁架、刚架、板壳或三维连续体。优化的约束条件包括应力、刚度、位移、频率、临界压力及动响应。阐述了渐进结构优化法的基本原理和具体步骤,并以一系列算例演示该法计算机实施过程,最后介绍了ESO的最新进展。     

大跨度斜拉桥梁塔几何非线性耦合分析

讨论了大跨度斜拉桥的几何非线性行为的处理方法,针对梁-柱非线性大位移问题考虑梁-柱之间的相互作用,推导了梁单元有限位移描述的有限元格式,建立了以修正拉格朗日法为基础的非线性有限元方程,并通过算例验证了该方法和程序的正确性和有效性。     

考虑应力和频率要求的车架结构拓扑优化设计

基于渐进结构优化方法,建立了一套优化准则和算法.基于结构最大设计域的固定网格有限元模型,给出了结构拓扑变化模型的处理方法和结构拓扑优化程序的实现策略.完成了车架结构的拓扑优化仿真设计.仿真结果显示出该方法的正确性和有效性.     

基于序列Kriging模型的汽车车身轻量化可靠性优化设计CSCD

为减少汽车车身轻量化可靠性优化设计的计算量并提高优化设计的精度,提出一种序列Kriging可靠性优化设计方法。以整车质量作为优化目标,选取整车耐撞性指标作为可靠性约束,建立可靠性优化设计模型。采用Latin超立方试验设计生成汽车正面碰撞有限元仿真模型的样本数据进行计算,根据有限元仿真结果构建目标和约束函数的Kriging近似模型;采用序列优化与可靠性评定方法 (SORA)将该嵌套优化问题解耦为单层次优化问题;优化每一迭代步,基于Kriging模型采用功能度量法评定概率约束。结果表明:所提方法满足工程设计所需的效率和精度要求,满足了整车安全性、轻量化和可靠性设计要求,整车质量减少约1.4%。     

机械连接接口动力学模型研究现状

机械设备的动力学分析应包含由于机械接口微滑动而产生的能量耗散.这就要求开发能够合理重现接口物理特性的接口动力学模型,机械接口特性的研究既可以采用精细有限元模型,也可以采用试验方法,探讨接口特性方法本身也是一个研究领域.从机械接口能量耗散机理、机械接口的动力学模型、接口动力学特性试验研究方法和接口阻尼材料4个方面评述了机械接口,特别是螺栓连接接口动力学模型的研究现状.研究现状表明,要正确理解机械接口的特性和合理建立机械接口动力学还有大量的工作要做.     

基于应变能的结构拓扑优化设计

基于在优化结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路，结合传统渐进结构优化法和单元应变能分析，研究了基于应变能的结构拓扑优化方法，给出了结构拓扑优化的基本原理，导出了具有单元增、删功能的渐进结构优化基本公式。对具有各向同性的均质材料的桥墩和桥梁结构进行了仿真设计，结果显示结构的最大与最小应变能的差距显著减小，其拓扑解类似于工程中出现的结构，表明该方法的基本原理可行、有效。     

一种基于Ishai应力准则的双方向结构拓扑优化方法

在传统的ESO方法基础上,考虑到Ishai应力准则对工程结构材料有广泛的适用性,研究了基于Ishai应力准则的双方向渐进拓扑优化方法.该方法是对传统方法和目前的双方向法的改进.算例表明,该方法对桥梁等混凝土结构有广泛的工程应用价值.     

三维结构多频拓扑优化设计研究

基于ESO方法并结合工程实际的需要,对三维结构的多频率优化进行了研究.建立了多频优化模型,导出了结构多频率优化灵敏度公式, 给出了优化迭代步骤和衡量优化效率的性能指标,并采用灵敏度重分析技术减少了计算工作量.给出的算例显示了本研究方法的正确性和有效性.     

一种大型、复杂结构的结构损伤估计方法

从工程应用的观点，提出了一种结构损伤估计方法。首先，构造一种能建立测量模态参数与损伤子结构之间关系的子结构综合法。对于完好子结构，在用广义坐标进行测量模态振型的扩阶过程中，这种子结构综合步骤能减少未积压参数个数。基于上述思路，导出一套损伤辨识方程。然后，引进两步损伤辨识近似法：第一步采用损伤定位算法的改进形式，辨识结构损伤的一般区域；第二步是用一种结合灵敏度法和矩阵修正法的混合方法确定结构损伤的程度。仿真算例显示，即使在大的噪声环境下，该方法亦具有好的损伤辨识精度和好的工程应用适应性。