摘要：箱型结构内部加强筋布局及支撑位置对结构性能有重要影响。提出一种箱型结构加强筋分布及支撑位置协同优化设计方法,引入独立的支撑单元和加强筋基结构,建立箱型结构加强筋和支撑位置协同优化数学模型。通过自适应成长法对箱型结构进行加强筋优化设计,基于双向渐近结构优化方法对支撑位置进行优化,得到最优的加强筋分布和支撑位置。结果表明,相比于已知支撑位置的加强筋优化设计,协同优化得到的支撑位置和加强筋分布具有更优的力学性能。

摘要：将自适应成长法应用到周期性加筋结构的拓扑优化设计中,以结构的应变能最小为目标,以加强筋截面积为设计变量,并构建拓扑优化设计模型。为保证优化结构可得到周期性最优拓扑形式,在优化数学模型中加入了周期性约束,并引入敏度过滤函数解决数值不稳定等问题。典型工程结构设计案例表明,提出的方法在周期性加筋结构设计中可得到形态清晰的筋条布局,且设计效率高、适用性广。同时利用所提方法模拟荷叶叶脉生长,获得了与自然界荷叶叶脉相似的布局形态,表明自然界荷叶叶脉分布能使荷叶在承受雨雪等自然载荷作用下的整体刚度最大。

摘要：介绍了正常声光偏转器超声跟踪的优化设计基本思想,通过对超声跟踪与非超声跟踪声光偏转器的带宽曲线的比较,表明超声跟踪声光偏转器可以克服非超声跟踪偏转器设计中带宽与进入布拉格区之间或带宽与衍射效率之间的矛盾．具有相同的声光互作用相对长度时,超声器件获得的相对带宽是非跟踪器件的5．2倍；具有相同的相对带宽时,跟踪器件的声光互作用相对长度是非跟踪器件的4．8倍．

摘要：针对三点支撑机床的最优支撑位置设计问题,提出了一种三点支撑床身垫铁位置设计方法.以某型号数控外圆磨床的T形床身为研究对象,对三点支撑床身垫铁位置优化方法进行了详细说明.根据床身底面分区块找形心的方法确定三个初始支撑位置,并将垫铁位置参数化,根据位置极限条件确定参数范围;建立三点支撑床身垫铁位置多目标优化设计的数学模型,基于床身静动态性能对垫铁位置进行多目标优化;最后通过分析Pareto解集下三个垫铁位置与床身尺寸的关系,得出床身三点支撑的布置规律.分析结果表明,提出的布置方法可明显提高床身的静动态性能.

摘要：自适应成长法是基于自然界分支系统形态形成机理的一种高效结构拓扑优化设计方法。通过引入等效静态载荷法理论,运用自适应成长法解决板壳加筋结构在承受动载荷激励下的动态响应拓扑优化设计问题。根据板壳结构所受的动载荷边界条件,构建以动柔度为目标的优化数学模型,推导迭代公式,使板壳结构的加强筋从"种子"开始,沿着使结构最佳力学性能方向成长,从而形成最优加强筋分布形态。研究在简谐载荷和冲击载荷作用下的板壳结构加强筋设计例,并与静态载荷作用下的设计结果进行比较。研究结果表明,板壳结构在动态载荷作用下,其主加强筋布局形态和在静态载荷作用下相同,但在靠近载荷作用点附近出现与主加强筋平行的截面积较小的加强筋,以增加抵抗动态载荷的作用;而冲击载荷作用下的加强筋与一般简谐载荷作用下的加强筋相比,多出一层较复杂的框型筋板抵抗瞬时冲击力。

摘要：合理的散热通道分布是提高小空间大热流密度传热结构散热性能最有效的手段。针对现有传热结构拓扑优化设计结果形态过于复杂,存在棋盘格、灰度单元等数值不稳定现象,提出一种基于基结构的散热通道分布的自适应拓扑优化方法。研究了适用于传热结构拓扑优化问题的基结构构建技术,建立满足库恩-塔克(Kuhn-Tucker,KKT)最优准则条件的迭代公式;以散热弱度最小为优化目标,以杆单元截面积为设计变量,对典型的二维和三维设计问题进行散热通道分布设计,并将设计结果与COMSOL软件优化结果进行对比。研究结果表明,提出的传热结构自适应拓扑优化方法产生的散热通道形态简单清晰,能满足散热性能,且优化过程收敛速度快,克服了现有优化方法产生的数值不稳定问题。

摘要：自适应成长技术是一种基于自然界分枝系统形成机理的结构拓扑优化设计方法。现有的自适应成长技术采用启发式的寻优迭代公式,设计结果一定程度上依赖于待定参数的取值,且不收敛于体积约束。针对自适应成长技术的不足,基于卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tueker condition,KKT)最优准则条件,建立相应的优化准则和寻优迭代公式。以最小柔度为设计目标,以加强筋的截面积为设计变量,对典型板壳结构在单工况和多工况下的加强筋分布分别进行了设计。设计结果表明,提出的方法克服了现有自适应成长技术的局限性,可得到清晰分布的加强筋布置,适用于各种工况下的板壳结构加筋分布优化设计。

摘要：三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料的连接性,通过组合强制性连接约束法和非线性扩散法,构建了连接性约束下的阻尼复合材料微结构的优化设计模型,并结合3D打印技术实现了三明治阻尼复合结构的制造。运用所提方法对典型结构进行优化设计,得到了刚度相保持连接的阻尼复合结构,且优化后的结构阻尼变大,结构的频率响应变小,实现了三明治阻尼复合结构材料结构设计制造协同优化设计。仿真和实验结果表明,在微结构上存在最优的阻尼材料体积分数使优化后的三明治结构频率响应最小。

摘要：为使大型电除尘器烟箱结构的力学性能好且质量小,根据烟箱的结构特点,提出了综合应用结构拓扑优化和尺寸优化进行优化设计的方法。首先针对烟箱结构的加强筋分布,采用自适应成长技术,使加强筋如同植物根系一样,沿着使其结构刚度最大的方向成长;然后针对得到的具有最优分布加强筋的烟箱结构,采用尺寸优化方法,以质量最小为目标,对其进行优化设计。设计结果表明,所提出的方法对电除尘器烟箱的优化设计有效,优化设计后的烟箱结构与传统烟箱结构相比,在质量减小7.00%的条件下,结构整体刚度提高了7.53%。

摘要：自然界的生物结构在自适应生长规律的控制下形成了既没有不承载区,也没有过载区的最优材料布局形态,基于这种自适应生长规律原理的SKO(soft kill option)方法可用于工程结构的拓扑优化设计。深入探讨了基于满应力准则的SKO原理的实现方法,并着重讨论了结构拓扑形态寻优过程中的设计参数、寻优策略等关键技术,以若干典型的设计实例说明了该方法的有效性。