摘要：为了解决周期循环结构拓扑优化难题,在传统的双向渐进结构优化方法(BESO)的基础上,引入了一种自适应参数策略和随机抽样的方法,提出了基于自适应随机抽样敏度分析的双向渐进结构优化方法,该方法同样适用于非周期结构.以该方法为基础,对Michell桁架结构进行了拓扑优化设计,得到了与理论解一致的结构,并且相对初始结构质量减少了71.5%,说明了所提方法的正确性.基于此方法对多辐板风扇盘进行了结构拓扑优化设计,得到了三辐板风扇盘结构,相比同等设计条件下的参考风扇盘质量减少了17.12%,进一步说明了此方法具有处理复杂周期循环结构拓扑优化设计问题的能力,另外此方法克服了传统双向渐进结构优化方法中容易产生的振荡问题.

摘要：利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题 ,双向渐进结构优化法 (bi directionalevolutionarystruc turaloptimization ,简称BESO)是一种拓扑优化方法 ,它基于这样一个简单的优化程序 :从结构中一步步地删去对结构目标性能低效或无效的材料 ,同时增加对结构目标性能高效的材料 ,从而使材料布局趋于优化。文中分别采用近似重分析思路的方法和基于变分法推导的公式计算单元特征向量灵敏度 ,并简单阐述BESO法对结构固有振型 (特征向量 )进行拓扑优化的一般过程。数值算例表明 ,用该方法对结构固有振型的优化是行之有效的 。

摘要：以结构动柔顺度最小为目标,融合等效静载荷方法与双向渐进结构优化方法,提出了动载荷作用下连续体结构的动刚度拓扑优化方法。为了有效降低结构动力学拓扑优化问题的求解规模,通过等效静载荷方法将动态拓扑优化问题转变为静态拓扑优化问题,结合双向渐进结构优化方法实现结构的静力学拓扑优化。提出了一种设计域减缩方法降低连续体结构拓扑优化计算规模,构建了一种新颖的体积进化和优化收敛准则,显著提高了连续体结构的动刚度优化效率。数值算例结果表明,结构动柔顺度与约束体积均能渐进收敛于最优值,最优拓扑构形能够有效抑制动载荷作用下的结构振动,其优化算法具有一定的鲁棒性和适应性。提出的连续体结构动刚度拓扑优化方法拓展了基本渐进结构优化方法的应用范围,对于结构动力学优化设计具有重要的理论意义。

摘要：为了使结构优化更好地模拟实际情况,在分析了有限元理论和材料力学关系的基础上,找出了约束之间的本质联系,提出了基于应力、刚度双重约束的渐进结构优化方法。同时,将单元生死技术引入结构优化中。根据有限元分析结果,在杀死低效能单元的同时,在高效单元周围增加单元,实现了结构的双向渐进优化。最后,数值算例表明该方法的有效性,改善了优化结果,提高了优化效率。

摘要：针对拓扑优化过程中存在的数值不稳定问题、优化后的结构呈现病态不利于转化为工程上可以实施的问题,文中采用基于统一排序的单元增删方法,提出了一种在双渐进结构法中改进增删单元最大增加率和单元最大删除率的策略,通过限制拓扑优化过程中相邻的两个迭代步结构相差过大,确保迭代过程中变化平稳。对岸桥的门框结构进行验证,结合岸桥的特点,进行合理的模型简化,建立了岸桥的有限元模型。选择小车在大梁上的4个典型位置作为计算工况,对岸桥进行不同工况下拓扑优化,并对优化结果重构,为岸桥的设计提供了启示。

摘要：为解决结构动态冲击载荷拓扑优化计算过程复杂、计算效率低,而且难以收敛等问题,建立了一种在冲击载荷下结构的拓扑优化方法.将双向渐进结构拓扑优化方法和等效静力载荷优化方法相结合,同时将权值法和材料插值模型引入其中.采用内外双层循环的方式实现了冲击载荷下单相材料和双相复合材料/结构的拓扑优化.通过两个算例验证了方法的可行性与高效性,并且对优化后的结构进行动态响应分析,分析结果表明与传统方法相比,采用新方法优化得到的结构,在冲击载荷下承载能力更好,说明该方法适用于冲击载荷下结构的拓扑优化设计,且优化流程简洁,计算效率高,优化平稳高效.

摘要：本文介绍了一种用于多材料拓扑优化中分配两种不同材料的新策略.基于单一材料的双向渐进结构优化(BESO)法开发的多材料双向渐进结构优化(MBESO)法能够有效的处理诸如钢-混凝土这种双材料结构的拓扑优化问题.然而,在一些特殊情况下,使用MBESO方法设计的多材料结构中,部分受压材料可能会出现受压超限导致结构不安全的情况.为了解决这种关键问题,本文提出了一种简单而有效的材料分布策略.例如在钢-混凝土结构中,部分压应力过大的混凝土材料可以用钢材替代.在压力最大的局部区域布置少量的钢材可以有效地将混凝土材料的最大压应力降至安全水平.本文通过一系列2D和3D案例的对比研究表明,相比于原始的MBESO方法,改进的双材料分布策略可以有效的解决双材料拓扑优化结构中局部压应力过大的情况,证明了该方法在增强拓扑优化复合结构的安全性方面的有效性,显示出该材料分配策略在多材料拓扑优化研究和应用中的巨大潜力和价值.

摘要：以加筋平板结构的多阶模态频率达到指定值为优化目标,探讨结构的优化设计方法。提出一种双向渐进结构拓扑优化法结合尺寸优化方法的结构频率优化设计的改进方法。该方法采用具有规则格栅骨架的加筋平板结构优化模型,以骨架中的梁为结构修改基本单位,以梁敏度计算为基础。实现以频率为目标函数、以体积为约束,并结合敏度再分配策略的结构优化设计。最后,运用尺寸优化方法对优化结果进行后续详细设计。经加筋平板结构频率优化设计算例证明,该方法能满足结构的多阶模态频率优化要求;同时优化结果不存在一般拓扑优化的不规则结构问题,抑制局部模态的产生,对飞机风洞颤振实验模型的设计具有借鉴意义。

摘要：基于区域分割思想对传统双向渐进结构优化方法进行必要地改进,在优化过程中通过添加边界条件的检查语句,实现结构定向拓扑优化;编写第三方插件,使得改进后的优化方法 MATLAB子程序与ABAQUS有限元软件数据交换,从而拓展了双向渐进结构优化方法的实际工程运用领域。ABAQUS建模软件具有界面操作简单、建模快捷、通用性好、易于实现等特点,降低了对设计人员的技能要求。灵活的MATLAB二次开发平台为科研人员提供了广阔的算法改进空间。算例结果表明,优化后桥梁用料变为原有的17%,大大减轻了自重,且优化后的结构对称,受力合理。该算法可运用于对预设结构有特定使用要求或美观要求的结构优化问题。

摘要：基于对传统双向渐进结构优化(BESO)方法的改进,通过均匀化方法建立微观尺度多相材料布局分布与宏观结构材料弹性张量之间的联系,集成宏观结构所得到的位移场,推导出带有宏观结构力学特性的微观灵敏度。提出以宏观结构最大刚度为目标、对极小尺度周期性排列的材料微结构胞元进行布局优化设计的方法。本文算例结果表明,该方法在微结构多相材料布局优化设计过程中,不仅克服了拓扑优化领域常见的"棋盘格"现象,得到了边界清晰、受力合理的多相材料合理分布布局优化结果,而且整体优化过程稳定,具有很强的工程实际应用价值。