葛亮
,
许明田
,
程林
工程热物理学报
本文建立了基于(火积)耗散的体点散热问题的拓扑优化方法.通过利用变分原理,拉格朗日乘子法和Frécheh微分法,给出了上述问题的最优性条件,并利用水平集方法给出了计算最优布置的方法.最后与构型理论比较发现,在同等条件下,本文算法的结果能更大地降低体内的平均温度和最高温度.
关键词:
体点散热
,
(火积)耗散
,
拓扑优化
,
水平集
刘红飞
,
严学华
,
程晓农
材料导报
按照设计变量,叙述了连续变量和离散变量拓扑优化设计的一些常用算法,其中包括均匀化方法、变密度法、变厚度法、移动渐进算法、模拟退火法、遗传算法、相对差商法和Tabu搜索法,并对各种方法的优缺点进行了比较;对二维和三维复合材料的拓扑学优化设计研究现状和方法进行了阐述;提出了拓扑优化设计复合材料的未来研究方向.
关键词:
拓扑优化
,
设计
,
复合材料
,
连续变量
,
离散变量
谢桂兰
,
肖春芽
,
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
王冠
,
周佳
,
刘志文
,
李落星
,
刘波
,
李晓青
,
刘扬胜
中国有色金属学报
基于显式动力学有限元分析软件,以混合细胞自动机(HCA)作为优化计算模型,对铝合金前碰撞横梁的结构进行优化设计.针对拓扑优化结果,采用模拟退火法优化横梁壁厚尺寸,获得薄壁、中空且带有加强筋结构的铝合金前碰撞横梁设计方案.以6061铝合金前碰撞横梁替代某车型原钢质横梁,通过台车碰撞进行仿真模拟与实验验证.结果表明:铝合金前碰撞横梁比原钢质前碰撞横梁质量减轻了25％,且具有较高的抗弯曲强度,低速碰撞下,铝合金前碰撞横梁较原钢质件系统吸能提高了45.6％.
关键词:
铝合金
,
碰撞横梁
,
混合细胞自动机
,
吸能性能
,
拓扑优化
张彬
,
刘小民
,
孙金菊
工程热物理学报
本文采用水平集方法进行了多工况条件下Stokes流动问题的拓扑优化,研究了进出口边界变化对流体拓扑优化结果的影响.在拓扑优化过程中,采用无需样条参数化的重新网格划分方法来实现物理场和水平集类方程交替求解.以最小能量耗散为目标,通过对三工况条件下流动通道的拓扑优化设计,表明多工况条件下的流动拓扑优化比单工况条件下获得的拓扑优化设计结果更为合理.
关键词:
多工况流动
,
水平集方法
,
样条参数化
,
Stokes流动
,
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
刘书田
,
曹先凡
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.01.023
零膨胀材料对提高航空航天结构和电子设备等的热几何稳定性有重要意义.采用拓扑优化技术设计各相材料在单胞域的分布形式,以获得零膨胀材料的微结构形式.给出了由二相实体材料和空心构成的各向同性零膨胀材料的设计方案,讨论了初始设计依赖性问题,分析了该依赖性的存在原因.采用有限元技术代替实际测试,分析了所设计材料的试件在均匀温度变化下的变形,验证了所设计材料的零膨胀(低膨胀)性质,说明通过拓扑优化技术设计材料的微结构是设计零膨胀材料的有效方法.
关键词:
材料设计
,
零膨胀材料
,
拓扑优化
,
均匀化
,
模拟验证
