【摘 要】
：
结构的拓扑优化是在结构的设计域内,寻找一种能够满足诸多外部条件下的材料分布,这种材料分布情况能使得材料性能最优化。经过拓扑优化,结构满足自重轻,刚度大等性能要求。拓扑优化能够得到受力分布合理的结构模型,还能有效地减少材料的消耗,从而降低成本,带来显著的经济效益,拓扑优化在建筑、机械、航天航空等领域有着广泛的应用。变密度法是结构拓扑优化中应用最广泛的方法。本文基于一种常用的变密度法SIMP考虑多约束
论文部分内容阅读
结构的拓扑优化是在结构的设计域内,寻找一种能够满足诸多外部条件下的材料分布,这种材料分布情况能使得材料性能最优化。经过拓扑优化,结构满足自重轻,刚度大等性能要求。拓扑优化能够得到受力分布合理的结构模型,还能有效地减少材料的消耗,从而降低成本,带来显著的经济效益,拓扑优化在建筑、机械、航天航空等领域有着广泛的应用。变密度法是结构拓扑优化中应用最广泛的方法。本文基于一种常用的变密度法SIMP考虑多约束工况并对其进行改进,以提升收敛稳定和计算效率。主要工作及创新之处在于:1.传统SIMP方法是将连续体拓扑优化建模为一个以体积率为约束,柔顺度最小化为目标函数的数学模型。但是由于实际工程中,往往存在多种约束情况,单约束的模型已经不能满足工程应用要求。本文构造一种能适用于多约束工况的单元迭代格式并通过经典算例验证了其可行性。2.移动因子是影响SIMP方法计算效率最为重要的参数之一。本文采用一种改进的Logistic函数在优化迭代过程中动态生成移动因子,从而动态调整拓扑优化过程的迭代步长。算例的研究结果表明,该方法的收敛过程稳定性更好,且计算效率更高。3.基于Matlab平台开发了可视化连续体拓扑优化设计软件,实现了参数设置、结果显示与导出的快捷操作。
其他文献
历年以来,世界上有很多国家受到风灾的侵害,风灾给人民生命财产安全带来巨大的损失。我国沿海地区受到风灾的影响也一直巨大。仅2018年就有近10个台风在我国登陆,其中台风“山竹”对华南沿海地区造成的损失巨大。据调查统计,建筑破坏带来的经济损失一般占了较大的比例。在众多类型建筑中,低矮建筑更易于受到毁坏,破坏程度更加严重。因此,有必要针对于低矮建筑的风荷载分布进行相关的研究。风压预测的相关研究方法有:本
人体热调节模型用于描述人体内、外热传递现象，预测热生理参数值。模型由受控系统和生理热调节系统构成。受控系统采用Tanabe模型，把人体分为16个节段，每个节段由内到外分成核心、肌肉、脂肪和皮肤4层，外加与各组织层换热的中心血池，总共65个节点。每个节点上利用Pennes生物热平衡方程计算传热量。生理热调节模型采用Smith模型中利用生理数据获取的经验控制方程描述血管舒缩、出汗率和寒颤三种人体基本热
随着工业的发展和社会需求的扩大,染料的使用逐渐变得广泛。亚甲基蓝（MB）是代表性染料之一,其产生的废水危害巨大,亟待处理。采用吸附法处理简便高效,但商品活性炭大规模使用成本高,而将污水厂运行过程中的副产物——污水污泥制备成吸附剂不仅降低活性炭使用成本,同时污泥的处置得到资源化解决,但传统制备方法易造成二次污染,且吸附性能较低。若采用较为环保的碳化法与对材料表面改性的方式制备污泥基吸附剂,不仅可使制
随着社会的发展,地下水硝酸盐污染问题日益引起人们的注意。生物异养反硝化作为去除硝酸盐的有效方法,往往需要外加碳源。将固相碳源与载体材料相结合,开发出一种释碳时间长、填料性能好、反硝化性能佳的新型复合碳源具有现实意义。本研究以荔枝核粉末与竹粉作为碳源来源,聚乙烯醇与海藻酸钠作为骨架载体,制备了两种复合碳源,对比了两种材料的释碳性能、脱氮性能以及结构性能;对材料配比进行了优化,将以最优配比制得的荔枝核
结构减震控制技术中,隔震技术由于其具有简单易懂的概念、稳定的工作性能、低廉经济的造价等优点,成为结构减震控制最为常用的手段之一,国内外每一次地震的震后调查数据都充分体现了隔震技术的优越性。目前为止,全世界绝大多数的建筑都采用了隔震技术作为预防和抵御地震的最有效手段。然而,国内外大量的隔震工程考察发现,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地较适合修建隔震建筑,而由于Ⅳ类软土场地中,软土会将地震波的中高频分量滤掉,改变地震
随着化肥、冶金和核能等行业的发展,高浓度的硝酸盐（NO3--N）工业废水大量排放。传统生物反硝化处理这类废水需要消耗大量碳源并产生较多的剩余污泥。高NO3--N废水含有多种重金属离子,重金属的有毒性、稳定性和不可降解性对生物反硝化脱氮有很大的副作用。厌氧氨氧化作为一种节能、环保的脱氮工艺,其所需底物NO2--N难以稳定获取,并且无法处理NO3--N废水。近年来,短程反硝化（PD:NO3--N→NO
近年来,国民经济的增速发展、科技的日新月异加速着城里高层建筑结构发展,由于对上部结构和下结构功能的需求有差异,两者的结构型式也会不同,因此可以在其间设置厚板转换层。厚板转换结构在国内有所应用,但对于厚板转换结构的研究还停留在表面,对其抗震性能分析还不够成熟,还需要进一步研究。本文将有限元模拟和低周往复试验相结合,针对一带厚板转换地铁上盖高层结构的抗震性能进行研究:（1）针对一厚板转换高层结构实例的
本文研究了改进的非线性多项式滞回本构模型对厚叠层橡胶支座竖向性能的适用性,研究了温度对厚叠层橡胶支座竖向刚度的影响;在总结国内外的环境振动评价标准基础上,分析地铁振动实测数据以及缩尺模型试验数据,研究地铁振动对上盖建筑的振动影响;通过数值模型分析分别对使用普通叠层橡胶支座和厚叠层橡胶支座的地铁车辆段上盖隔振建筑进行隔振效果分析,结果表明,叠层橡胶支座对于车致振动的中高频段具有隔振作用,厚叠层橡胶支
含油废水处理一直是水处理领域的一项挑战,超滤技术因其简单高效且成本较低在含油废水处理中得到广泛应用。聚偏氟乙烯（PVDF）具有机械强度高、稳定性高和耐氧化性等诸多优点而广泛应用于饮用水和污水处理领域。然而,油脂类物质引起的膜污染限制了超滤的工程应用。本文首先通过共混改性在PVDF超滤膜中引入不同含量的纳米Fe3O4颗粒,然后将制备的改性膜浸泡在N-乙烯-2-吡咯烷酮（NVP）与乙烯基三乙氧基硅烷（
中国工笔画在其历史发展演化过程中,具有独特的传统艺术文化魅力和完善的绘画技巧。最早从战国时期的赋彩人物帛画,到隋唐、五代、两宋、元明清各时期的不同工笔人物画面貌,再到新中国成立至今,各个时期的工笔人物绘画都有着各自历史时期不同的艺术特点。本文主要对唐、宋两个时期的部分工笔人物画与画面中如何表达叙事性特征进行了相关的探索研究。本文首先研究梳理了国内外有关“叙事”一词的解释和对叙事性绘画的界定,以影响