×

基于BESO的结构优化规范化策略及其在频率响应抑制中的应用。 (英语) Zbl 1489.74046号

双向进化结构优化(BESO)方法因其高效的迭代和清晰的边界而得到广泛的研究和应用。然而,由于使用了离散设计变量,这种方法更容易出现数值困难,特别是在强非线性的情况下。这限制了BESO方法在某些情况下的应用,例如抑制高频激励下的结构动态频率响应。本文提出了一种基于BESO的拓扑优化归一化策略,通过该策略可以有效地将灵敏度的大小统一到相同的阶数,以避免非线性引起的可能的数值不稳定性。为了验证其应用价值,提出了基于归一化的BESO(NBESO)方法来最小化结构频率响应。利用加权和法,针对多频相关问题,提出了一种归一化加权和法。文中给出了一系列二维和三维数值算例来说明NBESO的优点。还证明了NBESO对多频率响应抑制的有效性,其中分别涉及低于和高于本征频率的频率范围。

MSC公司:

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
74小时45 固体力学动力学问题中的振动
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 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,71,197-224(1988)·Zbl 0671.73065号 ·doi:10.1016/0045-7825(88)90086-2
[2] 议员本德索;Sigmund,O.,《拓扑优化:理论、方法和应用》(2013),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1059.74001号
[3] Bendsöe,MP,作为材料分配问题的最佳形状设计,结构。最佳。,1, 193-202 (1989)
[4] 周,M。;Rozvany,G.,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,89,309-336(1991)
[5] 王,MY;王,X。;郭,D.,结构拓扑优化的水平集方法,计算。方法应用。机械。工程,192,227-246(2003)·Zbl 1083.74573号
[6] 黄,X。;Xie,M.,连续体结构的进化拓扑优化:方法与应用(2010),霍博肯:威利,霍博肯·Zbl 1279.90001号
[7] 郭,X。;张,W。;Zhong,W.,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,J.Appl。机械。,81, 081009 (2014)
[8] 谢,YM;Steven,GP,结构优化的简单进化程序,计算。结构。,49, 885-896 (1993)
[9] 黄,X。;Xie,Y-M,拓扑优化eso型方法的进一步回顾,结构。多学科。最佳。,41, 671-683 (2010)
[10] 昆林,OM;史蒂文,全科医生;Xie,YM,使用双向算法的进化结构优化(eso),工程计算。,15, 1031-1048 (1998) ·Zbl 0938.74056号
[11] Yang,X.先生。;谢毅。;史蒂文·G。;Querin,O.,刚度优化的双向进化方法,AIAA J.,37,1483-1488(1999)
[12] 奎林,O。;杨,V。;史蒂文·G。;Xie,Y.,双向进化结构优化的计算效率和验证,计算。方法应用。机械。工程,189559-573(2000)·Zbl 1003.74059号
[13] 黄,X。;Xie,Y.,双向进化结构优化方法的收敛和网格无关解,有限元分析。设计,43,1039-1049(2007)
[14] 黄,X。;左,Z。;Xie,Y.,振动连续体结构固有频率的进化拓扑优化,计算。结构。,88, 357-364 (2010)
[15] 黄,X。;Xie,Y.,使用进化拓扑优化的周期结构优化设计,结构。多学科。最佳。,36597-606(2008年)
[16] 黄,X。;Xie,YM,具有一种或多种材料的连续体结构的双向进化拓扑优化,计算。机械。,43, 393 (2009) ·Zbl 1162.74425号
[17] 何,Z。;姜浩。;Wu,Y。;李,E。;周,B。;唐琼,带混杂不确定性的执行器耦合结构鲁棒拓扑设计,机械学报。,231, 1621-1638 (2020) ·Zbl 1440.74296号
[18] 黄,X。;Xie,Y.,带附加位移约束的连续体结构演化拓扑优化,结构。多学科。最佳。,40, 409 (2010) ·Zbl 1274.74343号
[19] 夏,L。;夏,Q。;黄,X。;Xie,YM,《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,25,437-478(2018)·Zbl 1392.74074号
[20] 西格蒙德,O。;Maute,K.,拓扑优化方法,结构。多学科。最佳。,48, 1031-1055 (2013)
[21] 李,Q。;何,Z。;Li,E.,用于冲击力缓解和碰撞能量吸收的耗散多谐振器声学超材料,机械学报。,2302905-2935(2019)
[22] 林,X。;李,E。;何,Z。;Wu,Y.,研究流体-结构相互作用和混合不确定性声子晶体的新方法,机械学报。,231, 321-352 (2020) ·Zbl 1452.74037号
[23] 李,Q。;何,Z。;李,E。;刘,P。;林,X。;Wu,Y.,树脂基体中的共振结构设计,以在非常宽的频率范围内缓解冲击波,Smart Mater。结构。,29, 045042 (2020)
[24] 朱,J-H;张,W-H;Xia,L.,飞机和航天结构设计中的拓扑优化,Arch。计算。《工程方法》,23995-622(2016)·Zbl 1360.74128号
[25] 何,Z。;Xiao,X。;Li,E.,层压声学超材料中的结构振动抑制设计,合成。B工程,131237-252(2017)
[26] Xiao,X。;何,Z。;李,E。;Cheng,A.,为结构-声学耦合系统设计多波段层压板声学超材料,机械。系统。信号处理。,115, 418-433 (2019)
[27] 迪亚兹,阿根廷;Kikuchi,N.,《使用均匀化方法解决形状和拓扑特征值优化问题》,国际期刊数值。方法。工程师,35,1487-1502(1992)·Zbl 0767.73046号
[28] Pedersen,NL,使用拓扑优化最大化特征值,结构。多学科。最佳。,20, 2-11 (2000)
[29] 杜,J。;Olhoff,N.,自由振动连续体结构的拓扑设计,简单和多重特征频率和频率间隙的最大值,结构。多学科。最佳。,34, 91-110 (2007) ·Zbl 1273.74398号
[30] 夏,Q。;Shi,T。;Wang,MY,一种基于水平集的形状和拓扑优化方法,用于最大化结构振动的简单或重复第一特征值,Struct。多学科。最佳。,43, 473-485 (2011) ·Zbl 1274.74416号
[31] Sun,J。;田强。;胡,H。;Pedersen,NL,通过移动可变形组件对旋转薄板本征频率进行拓扑优化,J.Sound Vib。,448, 83-107 (2019)
[32] Ma,Z-D;北菊池。;Hagiwara,I.,频率响应问题的结构拓扑和形状优化,计算。机械。,13, 157-174 (1993) ·Zbl 0790.73052号
[33] Jog,C.,周期荷载作用下结构的拓扑设计,J.Sound Vib。,253, 687-709 (2002)
[34] 奥尔霍夫,N。;Du,J.,连续结构拓扑设计的广义增量频率法,在规定的激励频率低或高值下受迫振动的最小动态柔度,Struct。多学科。最佳。,54, 1113-1141 (2016)
[35] 西尔瓦,OM;奈维斯,MM;Lenzi,A.,考虑稳态强迫振动问题的单材料结构拓扑优化中使用动态柔度作为目标函数的关键分析,J.Sound Vib。,444,1-20(2019)
[36] 西尔瓦,OM;奈维斯,MM;Lenzi,A.,《考虑稳态强迫振动问题的单材料结构拓扑优化中有功和无功输入功率的使用》,J.Sound Vib。,464, 114989 (2020)
[37] 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
[38] 刘,H。;张,W。;Gao,T.,简谐力激励下结构拓扑优化动力分析方法的比较研究,结构。多学科。最佳。,51, 1321-1333 (2015)
[39] 赵,J。;Yoon,H。;Youn,BD,一种用于频率响应问题的高效并发拓扑优化方法,Comput。方法应用。机械。工程,347,700-734(2019)·Zbl 1440.74332号
[40] Yan,K。;王,BP,自由振动抑制结构优化的两个新指标,结构。多学科。最佳方案。(2020) ·doi:10.1007/s00158-019-02451-z
[41] 皮切利,R。;维森特,W。;巴瓦内洛,R。;Xie,Y.,考虑声-结构相互作用的自然频率最大化问题的进化拓扑优化,有限元。分析。设计。,106, 56-64 (2015)
[42] 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。设计,106380-390(2016)
[43] 刘,Q。;阮,D。;黄,X.,粘弹性材料对宏观结构阻尼和频率的拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程师,337305-323(2018)·Zbl 1440.74303号 ·doi:10.1016/j.cma.2018.03.044
[44] 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,以实现最小动态柔度,Compos。结构。,128, 221-233 (2015)
[45] 刘,B。;黄,X。;黄,C。;Sun,G。;严,X。;李刚,动态周期荷载下结构的拓扑设计,工程结构。,142, 128-136 (2017)
[46] 何,Z。;Wu,Y。;Li,E.,考虑混合不确定参数的结构动力性能拓扑优化,结构。多学科。最佳。,57, 625-638 (2018)
[47] Wu,Y。;李,E。;何,Z。;林,X。;Jiang,H.,考虑不确定性和不精确概率的结构及其复合材料鲁棒并行拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,364112927(2020)·Zbl 1442.74183号 ·doi:10.1016/j.cma.2020.112927
[48] 维森特,W。;左,Z。;巴瓦内洛,R。;Calixto,T。;皮切利,R。;Xie,Y.,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。工程师,301116-136(2016)·Zbl 1425.74380号
[49] 托托雷利,DA;Michaleris,P.,《设计敏感性分析:概述和回顾》,《反问题》。工程师,171-105(1994)
[50] Olhoff,N.,Du,J.:受迫振动连续体结构的拓扑设计。摘自:巴西里约热内卢第六届世界结构和多学科优化大会会议记录(2005年)
[51] 赵,J。;Yoon,H。;Youn,BD,谐波激励下有效结构拓扑优化的自适应混合展开法(ahem),结构。多学科。最佳。,61, 3, 895-921 (2020)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且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。