【摘 要】
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热传导与结构耦合系统的设计,是工程中普遍存在的问题,特别是在航空、航天等工业装备以及电子元器件、微电子机械系统(Micro Electro-Mechanical System,MEMS)等结构和产品的
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热传导与结构耦合系统的设计,是工程中普遍存在的问题,特别是在航空、航天等工业装备以及电子元器件、微电子机械系统(Micro Electro-Mechanical System,MEMS)等结构和产品的设计制造方面.本文以热防护系统(Themal Protection System,TPS)以及MEMS的设计为工程背景,采用了渐进结构优化(Evolutionary Structural Optimization,ESO)方法,研究连续体热传导—结构耦合系统拓扑优化设计的理论和数值方法..本文的研究内容由两部分组成:1.研究稳态二维、三维热传导问题的连续体拓扑优化设计;2.研究稳态三维热传导—结构耦合系统的连续体拓扑优化设计.提出了用于热传导优化的双向ESO方法,以及热传导拓扑优化中多目标点问题的解决方法.在灵敏度数分析与单元筛选的研究中,提出了基于灵敏度数统计学概念的阀值判定方法.用MATLAB编写了三维热传导、热应力的分析程序,以及ESO优化算法的程序.对若干典型算例进行的优化计算,验证了本文方法的有效性.这一研究可为相关领域耦合系统优化设计的理论研究与软件开发提供重要参考.
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