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雷振增;张健;梁、元;陈国海;杨迪雄

基于可靠性的多峰分布连续体结构离散变量拓扑优化的有效两阶段方法。 （英文） Zbl 07736347号

计算。应用方法。机械。工程师。 415，文章ID 116237，第25页（2023）.
摘要：在实际应用中，一些随机变量遵循多峰分布。然而，基于可靠性的拓扑优化（RBTO）中的传统可靠性分析方法，如一阶可靠性方法，在处理涉及多峰分布的问题时往往会导致相当大的计算误差。因此，相应的RBTO设计令人难以置信。此外，RBTO问题还面临着计算成本高的挑战。为此，本文结合带信赖域的序列近似整数规划（SAIP-TR）和直接概率积分法（DPIM），提出了一种求解具有多峰分布连续体结构RBTO的有效两阶段方法。首先，提出了DPIM来解决多峰分布下失效概率估计和有效灵敏度分析的难题。其次，建立了基于SAIP-TR和DPIM的基于可靠性的离散变量拓扑优化框架，给出了清晰的拓扑结构，便于工程制造，原始RBTO过程分为两个阶段：第一阶段执行确定性拓扑优化，第二阶段重点关注RBTO。此外，还设计了一种代表点的自适应选择策略，将结构柔度作为性能函数，以进一步提高计算效率。最后，几个例子说明了该方法的高效性和准确性。分别使用多模态随机变量和随机场来描述材料中的全局和局部不确定性。相比之下，考虑全局材料不确定性的优化结果更适合于增材制造。所提出的方法也具有处理随机场复杂RBTO问题的潜力。

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第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法

关键词：

基于可靠性的拓扑优化;多式分布;直接概率积分法;带信赖域的序列近似整数规划;两阶段方法
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\textit{Z.Lei}等人，计算。应用方法。机械。工程415，文章ID 116237，25 p.（2023；Zbl 07736347）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Bendsœ，M.P。；Kikuchi，N.，使用均匀化方法在结构设计中生成最佳拓扑，计算。应用方法。机械。工程，71，197-224（1988）·Zbl 0671.73065号
[2] 西格蒙德，O。；Maute，K.，拓扑优化方法，结构。多磁盘。最佳。，48, 1031-1055 (2013)
[3] 郭，X。；Zhang，W.S。；Zhong，W.L.，显式和几何地进行拓扑优化——一种新的基于移动可变形组件的框架，Trans。ASME J.应用。机械。，81，第081009-1-081009-12条（2014）
[4] 梁，Y。；Cheng，G.D.，通过序列整数规划和正则松弛算法进行拓扑优化，计算。应用方法。机械。工程，348，64-96（2019）·Zbl 1440.74299号
[5] Chen，S.K。；Chen，W。；Lee，S.，随机场不确定性下基于水平集的鲁棒形状和拓扑优化，结构。多磁盘。最佳。，41, 507-524 (2010) ·Zbl 1274.74323号
[6] Schevenels，M。；拉扎罗夫，B.S。；Sigmund，O.，《考虑空间变化制造误差的稳健拓扑优化》，计算。应用方法。机械。工程，200，3613-3627（2011）·兹比尔1239.74080
[7] Maute，K。；Frangopol，D.M.，通过拓扑优化进行MEMS机构的基于可靠性的设计，计算机。结构。，81, 813-824 (2003)
[8] Kharmanda，G。；奥尔霍夫，N。；Mohamed，A。；Lemaire，M.，基于可靠性的拓扑优化，结构。多磁盘。最佳。，26, 295-307 (2004)
[9] Kim，S.R。；Park，J.Y。；Lee，W.G。；Yu，J.S。；Han，S.Y.，基于进化结构优化的可靠性拓扑优化，国际力学杂志。系统。科学。工程，1135-139（2007）
[10] Jalalpour，M。；嘉宾，J.K。；Igusa，T.，随机刚度桁架基于可靠性的拓扑优化，结构。安全。，43, 41-49 (2013)
[11] Maute，K.，《不确定性下的拓扑优化》，（结构和连续介质力学中的拓扑优化（2014），CISM国际机械科学中心，第549卷），457-471
[12] Jalalpour，M。；Tootkaboni，M.，材料不确定性下基于可靠性的连续体拓扑优化的有效方法，结构。多磁盘。最佳。，53, 759-772 (2016)
[13] 刘凯。；Paulino，G.H。；Gardoni，P.，使用灵敏度近似的新方法进行基于可靠性的拓扑优化-应用于地面结构，Struct。多磁盘。最佳。，54, 553-571 (2016)
[14] Jung，H.S。；Cho，S.，具有载荷和材料不确定性的几何非线性结构的可靠性拓扑优化，有限元。分析。设计。，41, 311-331 (2004)
[15] Keshtegar，B。；Chakraborty，S.，鲁棒结构可靠性分析的混合自适应共轭一阶可靠性方法，应用。数学。型号。，53, 319-332 (2018) ·Zbl 1480.74247号
[16] Yi，P。；Yang，D.X.，基于性能测量的概率结构设计优化迭代过程的收敛控制，工程优化。，41, 1145-1161 (2009)
[17] Nguyen，T.H。；宋，J.H。；Paulino，G.H.，考虑极限状态之间的统计相关性的单顶系统可靠性拓扑优化，结构。多磁盘。最佳。，44, 593-611 (2011) ·Zbl 1274.74373号
[18] 罗永杰。；周，医学博士。；王，M.Y。；Deng，Z.C.，具有局部失效约束的连续体结构基于可靠性的拓扑优化，计算。结构。，143, 73-84 (2014)
[19] 达席尔瓦，G.A。；Beck，A.T.，局部应力约束下连续体结构基于可靠性的拓扑优化，结构。多磁盘。最佳。，57, 2339-2355 (2018)
[20] 康，Z。；Liu，P.S.，利用随机阈值模型对几何缺陷进行基于可靠性的拓扑优化，国际。J.数字。方法工程，115，99-116（2018）
[21] 佐藤，Y。；伊祖伊，K。；山田，T。；西垣，S。；伊藤，M。；Kogiso，N.，在欧拉描述中建模的形状不确定性下基于可靠性的拓扑优化，结构。多磁盘。最佳。，59, 75-91 (2019)
[22] Silva，M。；托托雷利，D.A。；Norato，J.A。；哈，C。；Bae，H.R.，使用单回路方法的基于组件和系统可靠性的拓扑优化，Struct。多磁盘。最佳。，41, 87-106 (2010) ·Zbl 1274.74392号
[23] 郭立波。；王，X。；孟，Z。；Yu，B.，屈曲和柔度约束下连续体结构基于可靠性的拓扑优化，国际J·数值。方法工程，1-22（2022）
[24] 多斯桑托斯，R.B。；托里，A.J。；Novotny，A.A.，应力约束下基于可靠性的结构拓扑优化，国际。J.数字。方法工程，114660-674（2018）
[25] 赵庆华。；Chen，X.K。；马，Z.D。；Lin，Y.，使用稀疏网格设计的随机响应面方法进行基于可靠性的拓扑优化，数学。问题。工程，2015（2015）·Zbl 1394.74145号
[26] Mashayekhi，M。；萨拉杰赫，E。；萨拉杰赫，J。；Fadaee，M.J.，使用两阶段优化方法的双层网格基于可靠性的拓扑优化，Struct。多磁盘。最佳。，45, 815-833 (2012) ·Zbl 1274.74368号
[27] 姚，W。；陈，X.Q。；罗，W.C。；Van Tooren先生。；Guo，J.，基于不确定性的航空航天飞行器多学科设计优化方法综述，Prog。Aerosp.航空公司。科学。，47, 450-479 (2011)
[28] 邱振平。；黄，R。；王晓杰。；Qi，W.C.，《结构可靠性分析和基于可靠性的设计优化：最新进展》，科学。中国物理、机械。阿童木。，56, 1611-1618 (2013)
[29] 瓦尔代贝尼托，医学硕士。；Schuöller，G.I.，基于可靠性的优化方法综述，结构。多磁盘。最佳。，42, 645-663 (2010) ·Zbl 1274.90125号
[30] 刘，B.S。；江，C。；Li，G.Y。；Huang，X.D.，考虑附加制造中局部材料不确定性的结构拓扑优化，计算。应用方法。机械。工程，360，第112786条pp.（2020）·Zbl 1442.74172号
[31] 费斯，M.G.R。；布罗吉，M。；斯帕诺斯，P.D。；Beer，M.，《阐明可微自相关函数的吸引人的特征：修正指数核的研究》，概率工程力学。，69，第103269条pp.（2022）
[32] Jalalpour，M。；Tootkaboni，M.，材料不确定性下基于可靠性的连续体拓扑优化的有效方法，结构。多磁盘。最佳。，53, 759-772 (2016)
[33] 高，Y。；Liu，Y.M.，具有随机异质微观结构特性的基于可靠性的拓扑优化，Mater。设计。，205，第109713条pp.（2021）
[34] 胡，Z。；Mahadevan，S.，添加剂制造过程中材料性能预测的不确定性量化，Scr。材料。，135, 135-140 (2017)
[35] Liang，Q.S。；Fu，J.Y。；李，Z。；Yan，B.W。；舒，Z.R。；何永川，干扰效应引起的高层建筑迎风面风压双峰分布，J.wind Eng.Ind.Aerodyn。，200 (2020)
[36] 倪永清。；Ye，X.W。；Ko，J.M.，基于监测的钢桥疲劳可靠性评估：分析模型和应用，结构学杂志。工程，1361563-1573（2010）
[37] 利马，R.S。；库库克，A。；Berndt，C.C.，等离子喷涂纳米结构部分稳定氧化锆力学性能的双峰分布，Mater。科学。工程硕士，327224-232（2002）
[38] 梅，G。；秦，Q。；Lin，D.J.，公路车辆荷载的双峰更新过程模型，Reliab。工程系统。安全。，83, 333-339 (2004)
[39] 胡振林。；Du，X.P.，具有一阶近似的双峰分布可靠性方法，ASCE-ASME J.风险不确定性。工程系统。B部分机械。工程师，5，1-8（2019）
[40] 孟，X.H。；刘杰。；曹立新。；Yu，Z.B。；Yang，D.M.，多模分布随机变量下不确定性传播的一般框架，计算。应用方法。机械。工程，367，第113109条pp.（2020）·Zbl 1442.60027号
[41] 张，Z。；邓，W。；Jiang，C.，多模态随机变量结构基于序贯近似可靠性的设计优化，结构。多磁盘。最佳。，62, 511-528 (2020)
[42] Lim，H.U。；Manuel，L.，高效结构可靠性分析的无分布多项式混沌扩展替代模型，Reliab。工程系统。安全。，205，第107256条pp.（2021）
[43] Chen，G.H。；Yang，D.X.，用于静态和动态结构系统随机响应分析的直接概率积分方法，计算机。应用方法。机械。工程，357，第112612条pp.（2019）·Zbl 1442.65004号
[44] 李立新。；Chen，G.H。；方，M.X。；Yang，D.X.，基于直接概率积分法的多模分布结构可靠性分析，Reliab。工程系统。安全。，215，第107885条pp.（2021）
[45] Liu，J.K。；Ma，Y.S.，面向制造的拓扑优化方法综述，高级工程师软件。，100, 161-175 (2016)
[46] 梁，Y。；Sun，K。；Cheng，G.D.，通过带信赖域的序列近似整数规划（SAIP-TR）实现柔顺机构设计的离散变量拓扑优化，结构。多磁盘。最佳。，62, 2851-2879 (2020)
[47] 严晓云。；梁，Y。；Cheng，G.D.，通过可信区域的序列近似整数规划对简化对流换热进行离散变量拓扑优化，国际。J.数字。方法工程，122，5844-5872（2021）
[48] Figueiredo，M.A.T。；Jain，A.K.，有限混合模型的无监督学习，IEEE Trans。模式分析。机器。智力。，24, 381-396 (2002)
[49] 李，C.C。；Der Kiureghian，A.，《随机场的最优离散化》，J.Eng.Mech。，119, 1136-1154 (1993)
[50] Chen，G.H。；Yang博士。；Liu，Y.H。；郭洪川，采用直接概率积分法进行静态和动态结构的系统可靠性分析，计算。应用方法。机械。工程，388，第114262条pp.（2022）·Zbl 1507.60029号
[51] Tao，T.Z。；赵国忠。；Yu，Y。；黄，B.W。；Zheng，H.，基于直接概率积分法的结构随机响应分析的完全自适应方法，计算。应用方法。机械。工程，396，第115066条pp.（2022）·Zbl 1507.65023号
[52] 西瓦普拉姆，R。；Picelli，R.，使用整数线性规划的二进制结构拓扑优化，有限元。分析。设计。，139, 49-61 (2018)
[53] H.Li，G.H.Chen，D.X.Yang，《结构可靠性灵敏度分析和优化设计的直接概率积分法》，载于：亚洲结构和多学科优化会议日本松原，2022年5月（2022）。
[54] 西格蒙德，O。；Petersson，J.，《拓扑优化中的数值不稳定性：处理棋盘格网格依赖性和局部极小值的程序的调查》，结构。最佳。，16, 68-75 (1998)
[55] Rozvany，G.I.N。；Maute，K.，基于可靠性的基准示例的分析和数值解，Struct。多磁盘。最佳。，43, 745-753 (2011) ·兹比尔1274.74451
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