×

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。 (英语) Zbl 1274.74416号

摘要:我们提出了一种基于水平集的形状和拓扑优化方法,以最大化结构振动的简单或重复第一特征值。考虑到一个简单的特征值对于结构的边界是Fréchet可微的,而一个重复的特征值只是Gateaux或方向可微的。在简单特征值的情况下,通过伴随法获得材料导数,并根据最速下降法指定边界形状的变化。在N次重复特征值的情况下,由于N维代数特征值问题,得到了边界形状的变化。通过增广拉格朗日乘子法处理结构体积约束。在改变结构形状和拓扑结构的水平集方法的Hamilton-Jacobi方程中,边界变化被视为平流速度。结构振动特征值的有限元分析是使用欧拉方法完成的,该方法采用固定网格和替代材料。通过几个二维结构优化的数值例子说明了该方法的应用。

MSC公司:

第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法
74小时45 固体力学动力学问题中的振动
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65K10像素 数值优化与变分技术

软件:

ESOFRAME公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Allaire G,Jouve F(2005)振动和多载荷结构优化的水平集方法。计算方法应用机械工程194:3269–3290·Zbl 1091.74038号 ·doi:10.1016/j.cma.2004.12.018
[2] Allaire G,Jouve F(2006)结构优化中水平集方法与拓扑梯度的耦合。In:Bendsöe MP,Olhoff N,Sigmund O(eds)IUTAM结构、机械和材料拓扑设计优化研讨会,第137卷,第3-12页
[3] Allaire G,Jouve F,Toader AM(2002)形状优化的水平集方法。C R巴黎科学院第一期334:1–6·Zbl 1061.17022号 ·doi:10.1016/S1631-073X(02)02204-5
[4] Allaire G,Jouve F,Toader AM(2004),使用灵敏度分析和水平集方法进行结构优化。计算机物理杂志194:363–393·Zbl 1136.74368号 ·doi:10.1016/j.jcp.2003.09.032
[5] Bendsöe MP(1989)作为材料分配问题的最佳形状设计。结构优化1:193–202·doi:10.1007/BF01650949
[6] Bendsöe MP,Kikuchi N(1988)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·Zbl 0671.73065号 ·doi:10.1016/0045-7825(88)90086-2
[7] Burger M,Hackl B,Ring W(2004)将拓扑导数纳入水平集方法。计算机物理杂志194:344–362·Zbl 1044.65053号 ·doi:10.1016/j.jcp.2003.09.033
[8] Choi KK,Kim NH(2005)结构敏感性分析与优化。施普林格
[9] Diaz AR,Kikuchi N(1992)使用均匀化方法解决形状和拓扑特征值优化问题。国际数学方法工程35:1487–1502·兹比尔0767.73046 ·doi:10.1002/nme.1620350707
[10] Diaz AR,Lipton R,Soto CA(1994)reissner-midlin板最佳加固问题的新公式。计算方法应用机械工程123:121–139·Zbl 1067.74051号 ·doi:10.1016/0045-7825(94)00777-K
[11] Du JB,Olhoff N(2007)自由振动连续体结构的拓扑设计,以获得简单和多重本征频率和频率间隙的最大值。结构多盘Optim 34:91–110·Zbl 1273.74398号 ·doi:10.1007/s00158-007-0101-y
[12] Eschenauer HA、Kobelev HA、Schumacher A(1994)结构拓扑和形状优化的气泡法。结构优化8:142–151
[13] Gournay FD(2006)水平集方法的速度扩展和形状优化中的多特征值。SIAM J控制优化45:343–367·Zbl 1108.74046号 ·数字对象标识代码:10.1137/050624108
[14] Haug EJ、Choi KK、Komkov V(1986),结构系统的设计敏感性分析。伦敦学术出版社·Zbl 0618.73106号
[15] Haug EJ,Rousselet B(1980),结构力学中的设计敏感性分析。二、。特征值变化。J结构力学8:161–186·doi:10.1080/03601218008907358
[16] He L,Kao CY,Osher S(2007)将拓扑导数纳入基于形状导数的水平集方法。计算机物理杂志225:891–909·Zbl 1122.65057号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.01.003
[17] Jensen JS,Pedersen NL(2006)关于两种材料结构的最大本征频率分离:一维和二维标量情况。J Sound Vib公司289:967–986·doi:10.1016/j.jsv.2005.03.028
[18] Kosaka I,Swan CC(1999)连续体结构拓扑优化的对称简化方法。计算结构70:47–61·Zbl 0958.74046号 ·doi:10.1016/S0045-7949(98)00158-8
[19] Krog LA,Olhoff N(1999)具有多刚度和本征频率目标的圆盘和板结构的优化拓扑和加固设计。计算结构72:535–563·Zbl 1050.74644号 ·doi:10.1016/S0045-7949(98)00326-5
[20] Ma ZD,Cheng HC,Kikuchi N(1994)使用拓扑和形状优化方法获得期望特征频率的结构设计。计算系统工程5:77–89·doi:10.1016/0956-0521(94)90039-6
[21] Ma ZD,Kikuchi N,Cheng HC(1995),振动结构的拓扑设计。计算方法应用机械工程121:259–280·Zbl 0849.73045号 ·doi:10.1016/0045-7825(94)00714-X
[22] Nocedal J,Wright SJ(1999)数值优化。施普林格·Zbl 0930.65067号
[23] Olhoff N(1977)在设计几何约束下最大化梁的高阶本征频率。J结构力学5:107–134·网址:10.1080/03601217708907308
[24] Olhoff N,Rasmussen SH(1977)关于夹紧柱的单峰和双峰最佳屈曲载荷。国际J固体结构13:605–614·Zbl 0357.73041号 ·doi:10.1016/0020-7683(77)90043-9
[25] Osher S,Fedkiw R(2002)水平集方法和动态隐式曲面。纽约施普林格-弗拉格·Zbl 1026.76001号
[26] Osher S,Santosa F(2001)涉及几何和约束的优化问题的水平集方法:二维密度非均匀鼓的频率。计算机物理杂志171:272–288·Zbl 1056.74061号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6789
[27] Osher S,Sethian JA(1988)《曲率相关速度的波前传播:基于Hamilton–Jacobi公式的算法》。计算机物理杂志78:12–49·Zbl 0659.65132号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90002-2
[28] Pedersen NL(2000)使用拓扑优化最大化特征值。结构多盘Optim 20:2–11·数字标识代码:10.1007/s001580050130
[29] Sethian JA(1999)水平集方法和快速推进方法:计算几何、流体力学、计算机视觉和材料科学中的进化接口。剑桥应用和计算数学专著,第二版。剑桥大学出版社·兹比尔0973.76003
[30] Sethian JA、Wiegmann A(2000)通过水平集和浸入式接口方法进行结构边界设计。《计算物理杂志》163:489–528·Zbl 0994.74082号 ·doi:10.1006/jcph.2000.6581
[31] Seyranian AP,Lund E,Olhoff N(1994)结构优化问题中的多个特征值。结构优化8:207–227·doi:10.1007/BF01742705
[32] Sokolowski J,Zochowski A(1999)关于形状优化中的拓扑导数。SIAM J控制优化37:1251–1272·Zbl 0940.49026号 ·doi:10.1137/S0363012997323230
[33] Soto CA,Diaz AR(1993)使用均匀化方法改善动态响应的板结构布局。高级Des Autom 1:667–674
[34] Tcherniak D(2002)使用simp方法对共振结构进行拓扑优化。国际J数字方法工程54:1605–1622·Zbl 1034.74042号 ·doi:10.1002/nme.484文件
[35] Wang MY,Wang XM,Guo DM(2003)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·Zbl 1083.74573号 ·doi:10.1016/S0045-7825(02)00559-5
[36] Wang SY,Wang MY(2005)结构拓扑优化的移动叠加有限元法。国际J数字方法工程65:1892–1922·Zbl 1174.74007号 ·数字对象标识代码:10.1002/nme.1527
[37] 夏Q,史TL,王明宇,刘SY(2010)基于水平集的铸件优化方法。结构多盘Optim 41:735–747·doi:10.1007/s00158-009-0444-7
[38] Xia Q,Wang MY(2008)利用水平集方法对热弹性结构进行拓扑优化。计算力学42:837–857·Zbl 1163.74540号 ·doi:10.1007/s00466-008-0287-x
[39] 谢英明,史蒂文·盖普(1997),进化结构优化。斯普林格·弗拉格,伦敦
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。