×

具有应力约束的几何非线性连续体结构的双向演化拓扑优化。 (英语) Zbl 1481.74628号

小结:本文提出了一种设计方法,以最大化几何非线性连续体结构在体积分数和最大von Mises应力约束下的刚度。本文采用了一种扩展的双向进化结构优化方法。基于离散变量的BESO方法可以有效避免低密度元素密度方法中常见的奇异性问题。最大von Mises应力近似于p范数全局应力。通过引入一个拉格朗日乘子,用p范数应力来增强传统刚度设计的目标。拉格朗日乘子法同时考虑了刚度和(p)范数应力。为了有效地约束结构最大von Mises应力,提出了一种确定拉格朗日乘子的启发式方法。利用伴随法详细推导了设计变量更新的灵敏度信息。对于高度非线性的应力行为,更新方案分别利用灵敏度和拓扑变量的两个滤波器来提高收敛性。此外,过滤后的灵敏度值与其历史灵敏度信息相结合,以进一步稳定优化过程。通过几个基准设计问题证明了该方法的有效性。

MSC公司:

第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法
2012年第49季度 流形上优化问题的灵敏度分析

软件:

顶部。
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 本德瑟,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。方法应用。机械。工程师,71,2,197-224(1988)·Zbl 0671.73065号
[2] 本德瑟,M.P。;Sigmund,O.,《拓扑优化:理论、方法和应用》(2003),Springer:Springer-Blin·Zbl 1059.74001号
[3] 迪顿,J.D。;Grandhi,R.V.,《结构和多学科连续体拓扑优化调查:2000年后》,《结构》。多磁盘。最佳。,49, 1, 1-38 (2014)
[4] 黄,X。;Xie,Y.M.,《连续体结构的进化拓扑优化:方法和应用》(2010),Wiley:Wiley Chichester·Zbl 1279.90001号
[5] 朱,J。;张伟。;Xia,L.,飞机和航天结构设计中的拓扑优化,Arch。计算。方法工程,23,4,595-622(2016)·Zbl 1360.74128号
[6] 李,Z。;Shi,T。;Xia,Q.,消除基于水平集的拓扑优化中的局部特征模式,以最大化振动的第一个特征频率,高级工程师软件。,107, 59-70 (2017)
[7] 魏,P。;王明扬,结构拓扑优化的分段常数水平集方法,国际数值。方法工程,78,4,379-402(2009)·Zbl 1183.74222号
[8] 夏,L。;夏,Q。;黄,X。;Xie,Y.M.,《先进结构和材料的双向进化结构优化:综合评述》,Arch。计算。方法工程,25,2,437-478(2018)·Zbl 1392.74074号
[9] Duysinx,P。;Bendsöe,M.P.,具有局部应力约束的连续体结构拓扑优化,国际期刊数值。方法工程,43,8,1453-1478(1998)·Zbl 0924.73158号
[10] Jeong,S.H。;帕克,S.H。;Choi,D.H。;Yoon,G.H.,考虑延性和脆性材料静态失效理论的拓扑优化,计算。结构。,110, 116-132 (2012)
[11] 罗,Y。;Kang,Z.,带drucker-prager屈服应力约束的连续体结构拓扑优化,计算。结构。,90, 65-75 (2012)
[12] Moon,S.J。;Yoon,G.H.,一种新开发的用于单元连接性参数化的qp-松弛方法,用于实现几何非线性结构的基于应力的拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,265226-241(2013)·Zbl 1286.74076号
[13] 竹泽,A。;Yoon,G.H。;Jeong,S.H。;M.Kobashi。;Kitamura,M.,强度和热传导约束下的结构拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,276341-361(2014)·Zbl 1423.74762号
[14] Le,C。;诺拉托,J。;Bruns,T。;哈,C。;Tortorelli,D.,continua基于应力的拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,41, 4, 605-620 (2010)
[15] Svärd,H.,《内值外推:拓扑优化期间应力评估的新方法》,结构。多磁盘。最佳。,51, 3, 613-629 (2015)
[16] Bruggi,M.,规则网格上混合有限元拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,305133-153(2016)·Zbl 1425.74372号
[17] Cheng,G。;Guo,X.,结构拓扑优化中的Epsilon松弛方法,结构。多磁盘。最佳。,13, 4, 258-266 (1997)
[18] Bruggi,M.,关于拓扑优化中应力约束松弛的替代方法,结构。多磁盘。最佳。,36, 125-141 (2008) ·Zbl 1273.74397号
[19] 布鲁吉,M。;Duysinx,P.,具有柔度和应力约束的最小重量拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,46, 3, 369-384 (2012) ·Zbl 1274.74219号
[20] Yang,R。;Chen,C.,基于应力的拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,12, 2, 98-105 (1996)
[21] 夏,L。;张,L。;夏,Q。;Shi,T.L.,使用双向进化结构优化方法的基于应力的拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,333,356-370(2018)·Zbl 1440.74322号
[22] 赵,F。;夏,L。;赖,W.X。;夏,Q。;石涛,带应力约束的连续体结构演化拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,59, 647-658 (2019)
[23] 谢永明。;Steven,G.P.,结构优化的简单进化程序,计算。结构。,49, 885-896 (1993)
[24] 黄,X。;Xie,Y.M.,双向进化结构优化方法的收敛解和网格无关解,有限元。分析。设计。,43039-1049(2007年)
[25] Fritzen,F。;夏,L。;Leuschner,M。;Breitkopf,P.,多尺度弹粘塑性结构的拓扑优化,国际期刊数值。方法工程,106,6,430-453(2016)·Zbl 1352.74239号
[26] 夏,L。;Fritzen,F。;Breitkopf,P.,弹塑性结构的演化拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,55, 2, 569-581 (2017)
[27] 夏,L。;Da,D。;Yvonnet,J.,最大化准脆性复合材料断裂阻力的拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,332234-254(2018)·Zbl 1439.74304号
[28] Bruns,T。;Tortorelli,D.,用于结构和柔顺机构拓扑优化的元件移除和重新引入策略,Int.J.Numer。方法工程,57,10,1413-1430(2003)·Zbl 1062.74589号
[29] Buhl,T。;佩德森,C。;Sigmund,O.,使用拓扑优化进行几何非线性结构的刚度设计,结构。多磁盘。最佳。,193-104年2月19日(2000年)
[30] Gea,H。;罗,J.,几何非线性结构的拓扑优化,计算。结构。,79, 20-21, 1977-1985 (2001)
[31] 罗,Y。;王,M。;Kang,Z.,基于加性超弹性技术的几何非线性结构拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,286422-441(2015)·Zbl 1423.74754号
[32] 佩德森,C。;Buhl,T。;Sigmund,O.,《大位移柔顺机构的拓扑综合》,国际期刊编号。方法工程,50,12,2683-2705(2001)·Zbl 0988.74055号
[33] Wang,F。;拉扎罗夫,B。;西格蒙德,O。;Jensen,J.,有限应变弹性问题虚拟域技术和拓扑优化的插值格式,计算。方法应用。机械。工程,276453-472(2014)·Zbl 1423.74768号
[34] Yoon,G。;Kim,Y.,用于几何非线性结构拓扑优化的单元连接性参数化,国际固体结构杂志。,42, 7, 1983-2009 (2005) ·Zbl 1111.74035号
[35] 本德瑟,M。;Guedes,J。;Plaxton,S。;Taylor,J.,由软化材料组成的固体的结构和材料性能优化,国际固体结构杂志。,33, 12, 1799-1813 (1996) ·Zbl 0919.73114号
[36] Maute,K。;施瓦兹,S。;Ramm,E.,弹塑性结构的自适应拓扑优化,结构。最佳。,15, 2, 81-91 (1998)
[37] 施瓦兹,S。;Maute,K。;Ramm,E.,弹塑性结构响应的拓扑和形状优化,计算。方法应用。机械。工程,190,15-17,2135-2155(2001)·兹比尔1067.74052
[38] Yoon,G。;Kim,Y.,《通过单元连接性参数化对材料非线性连续体结构进行拓扑优化》,国际期刊数值。方法工程,69,10,2196-2218(2007)·Zbl 1194.74278号
[39] 尤格,K。;Kikuchi,N.,《承受塑性变形的框架结构优化》,结构。最佳。,10, 3-4, 197-208 (1995)
[40] Yuge,K。;北爱尔兰。;Kikuchi,N.,使用均匀化方法对受到非线性变形的二维结构进行优化,Struct。最佳。,17286-299(1999年)
[41] 黄,X。;谢永明,位移荷载下非线性结构的拓扑优化,工程结构。,30, 7, 2057-2068 (2008)
[42] 黄,X。;谢永明。;Lu,G.,《吸能结构的拓扑优化》,《国际碰撞价值》,第12、6、663-675页(2007年)
[43] Jung,D。;Gea,H.,非线性结构的拓扑优化,有限元。分析。设计。,40, 11, 1417-1427 (2004)
[44] Buhl,T。;佩德森,C.B.W。;Sigmund,O.,使用拓扑优化进行几何非线性结构的刚度设计,结构。多磁盘。最佳。,19, 93-104 (2000)
[45] 伯恩斯,T.E。;Tortorelli,D.A.,《结构和柔顺机构拓扑优化的元件移除和重新引入策略》,国际期刊《数值方法工程》,第57期,第1413-1430页(2003年)·Zbl 1062.74589号
[46] Crisfield,M.A.,《固体和结构的非线性有限元分析》(1991年),Wiley:Wiley纽约·Zbl 0809.73005号
[47] Duysinx,P。;Sigmund,O.,《在处理最佳材料分布中的应力约束方面的新发展》(第七届美国国际航空航天局/美国空军/美国国家航空航天局/ISSMO多学科分析与优化研讨会论文集,技术论文集(密苏里州圣路易斯举行),3(1998)),1501-1509
[48] 黄,X。;Xie,Y.M.,带附加位移约束的连续体结构演化拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,40, 409-416 (2010) ·Zbl 1274.74343号
[49] 左,Z.H。;谢永明。;Huang,X.,多位移和频率约束结构的进化拓扑优化,高级结构。工程,15,2,359-372(2012)
[50] Sigmund,O.,用MATLAB编写的99行拓扑优化代码,结构。多磁盘。最佳。,21, 2, 120-127 (2001)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。