谢桂兰
,
肖春芽
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贺礼财
玻璃钢/复合材料
为实现大型风机叶片的轻量化,对纤维增强风机叶片复合材料进行三维拓扑优化设计.首先,基于均匀化理论,将碳纤维增强风机叶片复合材料等效为等效均质体,预测其宏观等效力学性能;然后,以单元相对密度为设计变量、实体材料总体积分数为约束条件、等效宏观弹性矩阵主对角线分量或分量的加权组合为目标函数建立优化模型.采用固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)建立设计变量和宏观弹性模量之间的关系,采用灵敏度过滤技术和优化准则法控制材料的分布.在MATLAB平台上编写了相应程序,对大型风机叶片复合材料进行三维拓扑优化,计算得出不同优化目标下的三维最优结构.数值结果表明了该优化模型的正确性和有效性,为实现风机叶片结构轻质高强设计提供了一种参考.
关键词:
风机叶片
,
轻量化
,
复合材料
,
均匀化
,
拓扑优化
刘小民
,
张彬
工程热物理学报
将改进的水平集方法与灵敏度分析方法相结合,发展了一种研究Navier-Stokes方程拓扑优化的新方法。在拓扑优化过程中,引入无需样条参数化的网格重新划分方法,实现水平集函数演化和流场求解的结合。最后,通过对低雷诺数条件下Navier-Stokes翼型优化问题的研究,表明该方法具有良好的全局性,并能有效节约优化问题的计算工作量。
关键词:
水平集方法
,
灵敏度分析
,
Navier-Stokes翼型优化
,
拓扑优化
邵勇
,
陆彬
,
陈军
,
郭平义
材料科学与工艺
为了实现体积成形的预成形优化设计,基于双向渐进结构（BESO）优化的思想,提出了一种针对体积成形预成形设计的新方法——拓扑优化法,并详细给出了该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术.利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模腔、最小飞边状态为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,从毛坯的欠填充状态出发,对二维叶片锻件的预成形结构进行了优化设计.优化结果表明：该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,并具有较高的优化精度.
关键词:
叶片
,
体积成形
,
预成形设计
,
渐进优化
,
拓扑优化
刘远东
,
尹益辉
,
郭中泽
复合材料学报
考虑微观尺度和宏观尺度的关联,将微结构胞元设计和多尺度均匀化设计结合,建立了由相同尺寸和内部构型的微结构胞元组成的复合材料结构的材料/结构一体化动力学优化设计方法,给出了相应的算例。方法中引入了微观和宏观两个尺度上的独立密度变量,采用材料属性的合理近似模型对密度进行惩罚,利用有限元超单元技术建立材料与结构的联系。基于算例获得了超单元尺寸与微观、宏观材料用量对结构拓扑构型的影响规律。将算例结果与已有方法的结果比较,表明本文方法具有合理有效性,可作为对轻质结构进行动力学设计的一种新方法。
关键词:
尺度效应
,
复合材料
,
微结构胞元
,
拓扑优化
,
一体化优化
龙凯
,
王文伟
,
贾娇
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151204.001
为了设计周期性多孔钢或钢/铝复合材料优化微结构，基于独立连续映射法，建立了以结构总质量最小化为目标，节点位移为约束的拓扑优化模型。假设宏观结构由多孔材料或复合材料组成，其等效特性采用均匀化理论计算得到。定义了微观材料拓扑变量，节点位移约束采用一阶泰勒展开近似。各种材料设计要求作为约束条件纳入到优化模型中。推导了节点位移和总质量的敏度表达式。采用基于求解偏微分的过滤方法消除了数值不稳定性。在二维数值算例中获得了各种满足设计要求的优化材料微结构。结果表明：提出的方法在材料微结构拓扑优化设计中具有可行性和有效性。
关键词:
拓扑优化
,
独立连续映射法
,
均匀化法
,
体积模量
,
剪切模量
