摘要：分析叶脉脉序形态的形成机理及构型规律,提取叶脉脉序生长的结构力学准则。以最小弹性应变能与抑制最大剪应力为主及次脉生长准则、以矢量平衡方程为脉序分歧准则建立具有叶脉分枝结构特征的板壳加强结构仿生设计模型。以降低谐振结构声辐射为目标,利用相似原理提出适合板壳结构加强筋布局设计的仿生脉序生长算法。并用典型薄板结构进行加强筋分布设计,验证板壳加强结构仿生布局方法在降噪中的可行性及有效性。

摘要：提出了一种启发式的加强筋生长设计方法,加强筋从给定初始点出发,沿着使结构性能最优的方向生长和分枝,同时删除对结构性能贡献小的加强筋,逐步形成最优的加强筋布局。设计过程中,以单元的相对密度为设计变量,以单元灵敏度数作为判断加强筋单元生长和删除的准则。使用Python语言编写了基于ABAQUS的优化设计程序,利用ABAQUS进行有限元求解和前处理。为验证所提方法的有效性,以最大化结构整体刚度为设计目标,对几种典型结构进行了加强筋设计,并与现有文献中的设计结果进行了对比。

摘要：针对混凝土预制构件水平成型振动台(简称平模台振)振动效果改进的问题,提出了通过优化振动台面加强筋布局来提高其振动效果的方法。基于变密度拓扑优化法,建立以加强筋单元相对密度为设计变量,振动台面柔度最小为目标的优化模型,并进行灵敏度分析,采用最优准则法求解优化模型;根据拓扑优化结果,对振动台面加强筋进行布局优化,获得了合理的振动台面结构。通过仿真对比,优化后的振动台面既提高了结构固有频率、强度和刚度,又实现了结构轻量化,为平模台振的设计提供了指导。

摘要：基于变密度拓扑优化方法,提出了通过优化加强筋布局来降低谐振结构辐射声功率的策略。优化中将加强筋单元的伪密度作为设计变量,约束为加强筋质量上限,所用寻优算法为移动渐近线(MMA)系列算法中的MMA-GC-MMA混合算法。对结构的振动响应使用有限元方法求解,对声辐射使用边界元方法求解,并在此基础上分析了目标函数对设计变量的灵敏度。以加筋箱体为例进行优化,验证了所提方法在降噪设计中的可行性和有效性,并对结果进行了讨论。

摘要：自适应成长法是一种基于自然界分支系统形成机制的薄壁结构加筋拓扑优化设计方法。针对现有自适应成长法在结构自振频率拓扑优化设计中存在局部模态的问题,提出一种多项式材料插值模型;为了提高算法的收敛性,将基于仿生学的基因遗传特性引入灵敏度信息处理中,并运用敏度过滤技术解决数值不稳定问题。针对简支和固支的典型板壳结构算例进行加筋优化,设计结果表明,提出的方法可得到形态清晰的加强筋布局;进一步分析了简支约束方式和固支约束方式在结构自振频率拓扑优化问题中的影响,结果表明,虽然2种约束方式下结构的一阶振型相同,但由于约束点自由度的差异,得到的加强筋布局并不相同。分析2种约束方式下优化设计结果的自振性能,发现在固支约束方式下得到的加筋结构的第一阶频率比简支约束方式下的加筋结构高7%以上,因此在实际工程应用中,当结构边界约束条件不明确的情况下,可选择固支作为设计模型的约束方式。

摘要：目的:振动在机械结构的工作中难以避免,且会显著降低机械结构的工作性能。因此,结构动力响应优化设计就显得尤为重要。本文旨在提出一种有效的简谐力激励下的结构拓扑优化方法,通过合理设计结构内加强筋的布局,减小结构特定位置处的位移响应幅值,提高结构的固有频率。概要:植物叶脉可以有效地支撑叶片以抵抗自然界中的风载。本文将植物叶脉分叉构型的最优性用于简谐力激励下结构的加强筋布局设计。首先对简谐力激励下结构的位移响应进行分析。在此基础上,构建以最小化结构特定位置处位移响应幅值为目标的生长式拓扑优化模型。然后,从数学优化的角度,分析加强筋的生长应遵循的规律,提出生长式拓扑优化的数值实现算法。最后通过数值算例证明了本文所提方法的有效性。

摘要：将植物叶脉脉序分布的形成机理应用到基于声辐射优化的薄板结构加强筋布局中,提出了一种加强筋仿中叶脉布局的声辐射优化算法。以结构在优化频带内应变能和应力的均值作为加强筋生长准则,设计灵敏度则反映了结构声辐射性能对设计参数变化的敏感程度。四边固支方板和矩形板的加强筋分布的声辐射优化算例证明了该方法的有效性。

摘要：针对薄板结构的低噪声设计问题,以结构声辐射功率最小化为优化目标,借鉴植物脉序分枝结构的构型特征,提出了薄板结构加强筋布局的仿生拓扑优化方法。以结构应变能最小和释放局部最大剪应力作为加强筋主脉和次脉的生长准则,以广义Murray准则作为加强筋脉序的分歧准则,构造了具有脉序分级特征的加强筋自适应生长算法。以固支薄板结构的横向弯曲振动及声辐射问题为典型算例,对比分析了仿脉序分布加筋板结构的声辐射功率和振动功率流的分布特性。数值结果表明,与相同体积约束下的正交加筋布局方式相比,仿脉序分布加筋方法使薄板结构具有更优的声振特性,进而验证了薄板结构加强筋仿生布局降噪方法的有效性与可靠性。

摘要：混凝土预制构件成组立模成型机(简称成组立模)是一种新型的生产混凝土预制构件的设备。为了提高成组立模台面的振动效果和承载能力,本研究以成组立模模板结构为研究对象,提出了一种拓扑优化新兴设计与响应面法结合的优化设计理论。首先,基于变密度法对成组立模模板结构加强筋布局进行拓扑优化设计,得到了加强筋最佳的材料分布形式,以此对成组立模模板结构进行了结构优化设计。为得到最佳的加强筋设计参数,采用中心组合试验设计,建立模板结构最大位移、最大等效应力的响应面模型。利用多目标遗传算法对响应面模型进行优化求解,得出加强筋各参数最优的组合方案。有限元分析结果表明:与初始方案相比,优化设计方案提高了台面的刚度和强度,同时改善了模板结构的振动特性,并提高了混凝土预制构件的成型质量。该研究为进一步推进成组立模的研究提供了理论指导。

摘要：用Altair软件Optistruct模块优化功能对某车桥差速器壳体进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果重新设计差速器壳体,对加强筋重新布局,之后用MSC软件对新设计壳体进行强度分析,以验证优化结果。结果表明优化结果可行,该拓扑方法可以有效引导差速器壳体的设计。