【摘 要】
：
拓扑优化是继尺寸优化和形状优化以后,在结构优化领域出现的又一个新的研究方向,而模态拓扑优化则比静态拓扑优化要更复杂。目前大多数拓扑优化的数值计算都是建立在有限元法
论文部分内容阅读
拓扑优化是继尺寸优化和形状优化以后,在结构优化领域出现的又一个新的研究方向,而模态拓扑优化则比静态拓扑优化要更复杂。目前大多数拓扑优化的数值计算都是建立在有限元法分析基础上。本文基于一种新的数值计算方法——无网格Galerkin法,并开展了二维连续体结构模态拓扑优化的研究,主要研究内容如下:1.阐述了无网格Galerkin法的近似方法—移动最小二乘法(MLS)的基本原理;利用罚函数法施加边界条件,建立了连续体结构振动的运动方程和自由振动的特征方程。通过编写程序对算例进行了模态分析,并将所得结果与有限元结果进行对比分析,证实了无网格Galerkin法应用于结构模态分析的可行性。2.利用变密度法(SIMP)插值模型和优化准则法(OC),选取高斯点处相对密度为设计变量,结构第一阶自由振动频率最大为目标函数,建立了基于无网格Galerkin法的二维连续体结构模态拓扑优化模型;通过推导其灵敏度计算公式,得到了设计变量的迭代格式,并利用敏度过滤技术来消除棋盘格现象,完成了2个算例的模态拓扑优化,并与有限元分析结果进行了对比,所得结果验证了本文所建立算法的正确性。3.阐述了拓扑优化过程中存在的数值不稳定现象;选取节点相对密度为设计变量,结构第一阶自由振动频率最大为目标函数,提出了一种无网格Galerkin法连续体结构拓扑优化模型,推导了其灵敏度分析算法,并针对模态拓扑优化过程中出现的局部模态和重频现象,提出了解决的办法;对固支且开孔的梁结构进行了模态拓扑优化,结果表明选取节点密度作为设计变量,能够消除拓扑优化过程中出现的棋盘格现象。4.对完成模态拓扑优化后的频率变化规律进行了分析;针对拓扑优化结果对背景网格的依赖性问题进行了讨论,提出了背景网格划分的建议。总之,本文将EFG法应用于连续体结构模态拓扑优化问题中,并改进了优化模型使其能有效地消除棋盘格等数值不稳定性现象,提高了计算效率,并为结构模态拓扑优化提供了新的思路。
其他文献
随着航天运载工具向大、小两极化的发展，对低温推进剂在管路中出现的间歇泉现象的研究越来越受到重视。低温间歇泉现象一般发生在连接推进剂贮罐与火箭引擎的垂直管路贮运系统
随着电力电子学、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展,在大功率调速传动领域已出现交流传动取代直流传动的趋势。对于大容量生产机械,如轧钢机、矿井提升机、船舶推进以及牵引传动,交流变频同步电机调速传动不仅具有与直流传动同样优越的调速性能,还具有过载能力大、效率高、体积小、重量轻、转动惯量小、维护简单和可靠性高等优点。同步电机与异步电机变频调速相比较,又具有功率因数高、变频器容量小、弱磁区转矩特性好等特
壳聚糖通常是由甲壳素(2 乙酰氨基-2-脱氧基-β-1，4葡聚糖)制备而来。甲壳素广泛存在于诸如甲壳动物、真菌、昆虫以及软体动物等天然资源中。 本文首先在对以鱿鱼软骨原料
随着城市现代化快速发展，大气污染程度加剧，尤其是空气中的悬浮颗粒物污染更为严重。大气中的颗粒物能够导致城市可见度下降，并且严重影响人体健康。流行病学研究表明，颗粒物污染
板栗壳是板栗(Castanea mollissima Bl.)加工过程中产生的下脚料，目前以焚烧和填埋为主，不仅对环境造成不良影响而且浪费了宝贵的资源。本研究室发现板栗壳中富含原花青素(proc
气固两相流流动参数检测对于两相流体的理论研究以及工业生产过程的安全、经济、高效运行均具有重要意义，在很多情况下气固两相流参数检测技术已经成为制约气固两相流研究的关
桑黄（Phellinus linteus）是一种珍稀的药用真菌，多糖是主要活性成分之一，具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、降血糖等生物活性和药理作用。然而，日前国内外研究桑黄多糖还主要以水提
随着我国经济持续快速发展,人民群众的环保意识逐渐增强.以PM10和PM2.5为代表的大气颗粒物污染成为我国相当长时期内最为突出的大气环境问题,环境保护形势严峻.城轨车辆涂装
泵作为核心设备在大量的提水灌溉及抗洪排涝工程中发挥着十分重要的作用。然而,自然界的水流都不同程度地夹杂着悬浮的泥沙、固体颗粒等杂质,泵运行在这样的水流条件下,其内部流动状态呈现为典型的固液两相流,其核心过流部件必然会受到一定程度的磨蚀与空蚀破坏。然而,目前对于含沙水条件下水力机械的空化研究较少,已有的对于含沙水条件下空化的研究大多采用了试验的方法,空化的内部流动特性尚不完全清楚。因此,研究含沙水流
随着我国经济和社会发展以及城镇化进程的加快,建筑用能正在持续快速上升,其所占全社会能耗的比重不断增加。在建筑能耗中,热水需求耗能所占比重很大。通过将太阳能集热器和