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利用双材料插值方案对频域响应进行多尺度拓扑优化。 (英语) Zbl 1483.74080号

概述:在需要高性能部件的领域,如汽车、航空和航天工业,通过不同的方法寻求结构动态性能的优化,例如通过结构拓扑优化设计特定于应用的材料。特别是双向演化结构优化(BESO)方法被用于同时设计分层结构,这意味着结构域不仅包括所用材料的宏观结构,还包括微观结构拓扑。本工作的目的是应用BESO方法求解二维多尺度问题,以最小化结构在给定频率范围内受迫振动的响应。采用均匀化方法整合问题的不同尺度。特别是,使用了两种材质的材质插值模型。BESO方法适用于宏观、微观和多尺度结构域的不同优化情况。通过数值算例验证了该优化方法的有效性,并展示了该方法的潜力。数值算例表明,本文实现的多尺度双材料拓扑优化方法能够生成用于优化频域响应的结构和微结构,满足规定的体积约束。

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第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法
第74页第10页 固体力学中其他性质的优化
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
74小时45 固体力学动力学问题中的振动
2010年第74季度 固体力学动力学问题中的均匀化与振动
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Bendsöe,MP,作为材料分配问题的最佳形状设计,结构优化,1,4193-202(1989)·doi:10.1007/BF01650949文件
[2] 议员本德瑟;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,71,2,197-224(1988)·Zbl 0671.73065号 ·doi:10.1016/0045-7825(88)90086-2
[3] 议员本德瑟;Sigmund,O.,拓扑优化中的材料插值方案,Arch Appl Mech,69,635-654(1999)·Zbl 0957.74037号 ·doi:10.1007/s004190050248
[4] 议员本德瑟;阿根廷迪亚斯;利普顿,R。;Taylor,JE,多载荷条件下材料性能和材料分布的优化设计,国际数值方法工程,38,7,1149-1170(1995)·Zbl 0822.73047号 ·doi:10.1002/nme.1620380705
[5] Boonpan,A。;Burierat,S.,《汽车零部件的多级设计》,《国际汽车设计杂志》,60,1-2,84-99(2012)·doi:10.1504/IJVD.2012.049157
[6] 科尔霍,PG;费尔南德斯,公关;吉咪,Guedes;罗德里格斯,HC,《三维结构并行材料和拓扑优化的层次模型》,《结构多盘优化》,35,2,107-115(2008)·文件编号:10.1007/s00158-007-0141-3
[7] 德克鲁伊夫,N。;周,S。;李,Q。;Mai,YW,多目标结构和复合材料的拓扑设计,国际固体结构杂志,44,22-23,7092-7109(2007)·Zbl 1166.74407号 ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2007.03.028
[8] 迪顿,JD;Grandhi,RV,《结构和多学科连续体拓扑优化调查:2000年后》,Struct Multidiscip Optim,49,1,1-38(2014)·doi:10.1007/s00158-013-0956-z
[9] 杜,J。;Yang,R.,利用双材料微结构拓扑优化进行板的振动声学设计,机械科学技术杂志,29,4,1413-1419(2015)·文件编号:10.1007/s12206-015-0312-x
[10] 阿舍纳尔,HA;Olhoff,N.,《连续体结构的拓扑优化:综述》,《应用力学评论》,54,4,331-390(2001)·数字对象标识代码:10.1115/1.1388075
[11] 嘉宾,JK;Prévost,JH,《最大渗透率材料结构的设计》,计算方法应用机械工程,196,4-6,1006-1017(2007)·Zbl 1120.74713号 ·doi:10.1016/j.cma.2006年6月8日
[12] 哈萨尼,B。;Hinton,E.,《均匀化和拓扑优化综述II——均匀化方程的分析和数值解》,《计算结构》,69,6,719-738(1998)·doi:10.1016/S0045-7949(98)00132-1
[13] 黄,X。;Xie,YM,双向进化结构优化方法的收敛和网格无关解,有限元分析,43,14,1039-1049(2007)·doi:10.1016/j.finel.2007.06.006
[14] 黄,X。;Xie,YM,具有一种或多种材料的连续体结构的双向演化拓扑优化,计算力学,43,393-401(2009)·Zbl 1162.74425号 ·doi:10.1007/s00466-008-0312-0
[15] 黄,X。;Xie,YM,《连续体结构的进化拓扑优化:方法和应用》(2010),霍博肯:威利·Zbl 1279.90001号 ·doi:10.1002/9780470689486
[16] 黄,X。;拉德曼,A。;Xie,YM,最大体积模量或剪切模量下蜂窝材料微观结构的拓扑设计,计算机材料科学,50,6,1861-1870(2011)·doi:10.1016/j.commatsci.2011.01.030
[17] 黄,X。;周,SW;谢,YM;Li,Q.,多孔材料微观结构的拓扑优化和用于宏观结构的复合材料,计算机材料科学,67,397-407(2013)·doi:10.1016/j.commatsci.2012.09.018
[18] 慢跑,CS;Haber,RB,分布参数优化和拓扑设计有限元模型的稳定性,计算方法应用机械工程,130,203-226(1996)·Zbl 0861.73072号 ·doi:10.1016/0045-7825(95)00928-0
[19] 科恩,RV;Strang,G.,变分问题的优化设计和松弛,I,Commun Pure Appl Math,39,1,113-137(1986)·Zbl 0609.49008号 ·doi:10.1002/cpa.3160390107
[20] Lakes,R.,《具有结构层次的材料》,《自然》,361511-515(1993)·数字对象标识代码:10.1038/361511a0
[21] 李,C。;Kim,IY;Jeswiet,J.,《利用拓扑、形状和尺寸优化对汽车发动机吊架进行概念和详细设计》,Struct Multidisip Optim,51,2,547-564(2015)·doi:10.1007/s00158-014-1151-6
[22] X·梁。;Du,J.,振动-声学结构的并行多尺度和多材料拓扑优化,计算方法应用-机械工程,349,117-148(2019)·Zbl 1441.74163号 ·doi:10.1016/j.cma.2019.02.010
[23] 刘,L。;严,J。;Cheng,G.,均质优化类桁架材料的优化结构,计算结构,83,13-14,1417-1425(2008)·doi:10.1016/j.compstruc.2007.04.030
[24] 刘,Q。;Chan,R。;黄,X.,自然频率下宏观结构和材料微观结构的并行拓扑优化,Mater Des,106,380-390(2016)·doi:10.1016/j.matdes.2016.05.115
[25] 梅,CC;Vernescu,B.,多尺度力学的均匀化方法(2010),Hackensack:世界科学,Hackensack·Zbl 1210.74005号 ·数字对象标识代码:10.1142/7427
[26] 奈维斯,MM;罗德里格斯,H。;Guedes,JM,周期性线弹性微结构的优化设计,计算结构,76,1-3,421-429(2000)·doi:10.1016/S0045-7949(99)00172-8
[27] 牛,B。;严,J。;Cheng,G.,针对最大基频采用均匀最佳蜂窝材料的最佳结构,Struct Multidiscip Optim,39,2,115-132(2009)·doi:10.1007/s00158-008-0334-4
[28] 布拉格,W。;GIN Rozvany;贝德纳雷克,AR;Cesari,L.,《结构几何优化》,佛罗里达大学国际研讨会动力系统论文集,265-293(1977),纽约:学术出版社,纽约·doi:10.1016/B978-0-12-083750-2.50023-0
[29] 布拉格,W。;盾构,RT,最佳塑料设计的一般理论,《应用力学杂志》,34,1,184-186(1967)·Zbl 0152.43305号 ·数字对象标识代码:10.1115/1.3607621
[30] Radman,A。;黄,X。;Xie,YM,各向同性多孔材料微观结构设计的拓扑优化,Eng Optim,45,11,1331-1348(2013)·doi:10.1080/0305215X.2012.737781
[31] 罗德里格斯,H。;吉咪,Guedes;本德索,MP,材料和结构的层次优化,结构多学科优化,24,1,1-10(2002)·doi:10.1007/s00158-002-0209-z
[32] 塞提安,JA;Wiegmann,A.,通过水平集和浸入式界面方法进行结构边界设计,计算机物理,163,2,489-528(2000)·Zbl 0994.74082号 ·doi:10.1006/jcph.2000.6581
[33] Sigmund,O.,《具有规定本构参数的材料:反向均匀化问题》,《国际固体结构杂志》,31,17,2313-2329(1994)·Zbl 0946.74557号 ·doi:10.1016/0020-7683(94)90154-6
[34] 西格蒙德,O。;Maute,K.,《拓扑优化方法比较综述》,《结构多磁盘优化》,48,6,1031-1055(2013)·文件编号:10.1007/s00158-013-0978-6
[35] 西格蒙德,O。;Peterson,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综述》,Struct Optim,16,1,68-75(1998)·doi:10.1007/BF01214002
[36] 铃木,K。;Kikuchi,N.,形状和拓扑优化的均匀化方法,计算方法应用机械工程,93,3,291-318(1991)·Zbl 0850.73195号 ·doi:10.1016/0045-7825(91)90245-2
[37] 维森特,WM;左,ZH;巴瓦内洛,R。;Calixto,TKL;皮切利,R。;Xie,YM,用于最小化两层递阶结构频率响应的并行拓扑优化,计算方法应用机械工程,301116-136(2016)·Zbl 1425.74380号 ·doi:10.1016/j.cma.2015.12.012
[38] 王,MY;王,X。;Guo,D.,结构拓扑优化的水平集方法,计算方法应用机械工程,192,1-2,227-246(2003)·兹比尔1083.74573 ·doi:10.1016/S0045-7825(02)00559-5
[39] 徐,B。;Xie,YM,随机激励下复合材料宏观结构和细胞微观结构的并行设计,复合结构,123,65-77(2015)·doi:10.1016/j.compstruct.2014.10.037
[40] 徐,B。;Jiang,JS;Xie,YM,复合材料宏观结构和多相材料微观结构的并行设计,以实现最小动态顺应性,复合结构,128,221-233(2015)·doi:10.1016/j.compstruct.2015.03.057
[41] 徐,B。;黄,X。;Xie,YM,使用等效静荷载在时域内进行复合材料结构的二尺度动态优化设计,复合结构,142,335-345(2016)·doi:10.1016/j.com.pstruct.2016年10月10日
[42] Yoon,GH,使用模型简化方案进行频率响应问题的结构拓扑优化,计算方法应用机械工程,1991744-1763(2010)·Zbl 1231.74366号 ·doi:10.1016/j.cma.2010.02.002
[43] 张,X。;康,Z。;Li,M.,利用CGVF控制最小化声辐射的压电薄壁结构电极覆盖的拓扑优化,Struct Multidiscip Optim,50,5,799-814(2014)·doi:10.1007/s00158-014-1082-2
[44] 周,M。;Rozvany,GIN,COC算法,第二部分:拓扑、几何和广义形状优化,计算方法应用机械工程,89,1-3,309-336(1991)·doi:10.1016/0045-7825(91)90046-9
[45] 朱,J-H;张,W-H;Xia,L.,飞机和航空航天结构设计中的拓扑优化,Arch Comput Methods Eng,23,4,595-622(2016)·Zbl 1360.74128号 ·doi:10.1007/s11831-015-9151-2
[46] 左,ZH;黄,X。;荣,JH;Xie,YM,最大固有频率下复合材料和结构的多尺度设计,Mater Des,511023-1034(2013)·doi:10.1016/j.matdes.2013.05.014
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