摘要：对于运载飞行器一类由多个部段装配而成的复杂结构,外载荷往往被转化为多点集中载荷传递到结构某一部段,为此,结构上需要采取使集中力扩散的措施.基于连续体拓扑优化,以结构最小柔顺性为目标函数,同时考虑设计域内材料用量约束和考查区域(承载结构)内力均匀性约束,提出了集中力扩散结构优化设计的理论模型,并给出了平面和三维两种不同的优化算例,均得到了合理的优化设计结果.最后,针对运载火箭燃料贮箱短壳,考虑工程实际的受力及约束情况,给出了可行的概念性设计方案.

摘要：工程中常需要设计各种各样的作动器以满足一定的驱动要求。本文采用拓扑优化的方法设计以压电材料为驱动的作动器。通过拓扑描述方法和RAMP(Rational Approximation of Material Properties)材料插值模型相结合的建模方式,建立了压电驱动元件布局与柔性机构构型协同设计的优化模型;以电压的作用下作动器在某一方向的输出位移最大为目标,设计压电驱动元件的最优布局以及与之相连接柔性机构的最优拓扑构型。文中算例的成功实现验证了本文方法的有效性。

摘要：研究并建立了一种在给定频段具有带隙性质的周期性两相层状材料的优化设计模型。首先基于层状材料波传播问题的解析解,得到了波数余弦函数与层状材料微结构参数间的解析表达式。进而分析了波数余弦函数与衰减系数的关系,提出了以波数余弦函数的平方在给定频段的积分为弹性波带隙特性的描述指标,以最大化该指标实现在给定频段使弹性波衰减系数最大化的思想,建立了设计在给定频段具有最优带隙性质的周期性两相层状材料优化提法和求解方法。最后,以几个典型的设计算例为对象,得到了给定微结构尺度约束下在特定频段具有最优带隙性质的材料微结构参数,讨论了材料微结构尺寸对最优材料结构参数的影响,以及最优结构参数对材料带隙性质的鲁棒性,验证了本文优化模型的有效性。

摘要：以结构最小柔顺性为目标,提出了考虑均一微结构的结构/材料两级协同优化方法。出于制造考虑,假设了材料微结构在宏观上具有相同的构形。为实现拓扑优化,本方法在两个尺度上独立定义了单元密度作为设计变量,分别引入了SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)和PAMP(Porous Anisotropic Material with Penalization)方法对密度进行惩罚,并且采用了周长约束控制微结构拓扑的复杂度。借助均匀化方法建立了结构和材料之间的联系,从而将两个尺度上的设计纳入到一个优化模型中,实现了协同求解。数值算例验证了本方法的有效性和正确性,讨论了各参数的影响,优化结果体现了类桁架材料的优越性。

摘要：研究了离散变量结构拓扑优化设计的若干问题，讨论了离散型优化模型的合理性，提出截面设计变量的离散程度和全局约束影响最优拓扑，是优化中不可忽略的因素．文中还提出了一种解离散变量桁架、刚架结构拓扑优化的启发式算法．

摘要：功能度量法是基于可靠度的结构优化设计中评估概率约束的一种方法,其改进均值(AMV)迭代格式具有简洁、高效的优点,但对一些非线性功能函数搜索最小功能目标点时可能陷入周期振荡或混沌解,本文利用混沌反馈控制的稳定转换法对功能度量法的AMV迭代格式实施收敛控制。首先展示一些功能函数应用功能度量法AMV格式迭代计算产生了周期解和混沌解现象,并对迭代算法进行了混沌动力学分析。然后利用稳定转换法对功能度量法迭代失败的参数区间进行混沌控制,使嵌入周期和混沌轨道的不稳定不动点稳定化,获得了稳定收敛解,实现了迭代解的周期振荡、分岔和混沌控制。

摘要：采用“等效介质模型”,分析了复合材料夹层蜂窝平板的整体换热系数。在此基础上,针对轻质蜂窝(相对密度小于0.3),选取蜂窝面内等效剪切刚度表征夹层结构的承载能力,综合考虑散热能力和结构承载能力,比较了Kagome蜂窝与传统的正三角形、正方形和正六边形蜂窝的性能。结果显示Kagome蜂窝不但散热性能很好,而且通过对蜂窝相对密度和尺寸的优化,在结构质量相同的情况下,Kagome蜂窝的综合性能比传统蜂窝具有明显优势。

摘要：针对Halo轨道的留位控制问题,提出一种跟踪名义参考轨道的非线性最优跟踪控制策略。首先得到日-地系统第二平动点附近的有控制力作用下的轨道动力学方程,其次利用微分修正法得到要跟踪的名义参考轨道,然后将ASRE非线性最优跟踪控制方法与精细积分法相结合,针对Halo轨道的留位设计非线性控制器,最后利用数值算例验证了本文方法的有效性。

摘要：由周期性微结构组成的材料结构因其独特性质在飞行器结构设计中展现出良好的应用潜力。为了避免超材料微结构拓扑优化过程引入的中间密度所导致的灰度模糊设计结果,基于一种离散变量的拓扑优化方法,利用序列近似整数规划和正则松弛算法实现材料体积约束下的微结构拓扑优化设计。利用离散变量的特点首先给出了两种微结构的几何形状初始猜测,并根据这两种初始设计的构型分别进行了体积模量最大化和剪切模量最大化问题的求解。结果表明,微结构拓扑优化设计构型受初始设计和材料体积约束的影响较大,考虑不同的性能目标所获得的优化设计构型差异明显。数值算例展现了文中基于离散变量实现超材料微结构拓扑优化设计的可行性和有效性,避免了中间密度引起的灰度模糊问题,清晰的微结构拓扑构型提高了结构的可制造性。

摘要：提出了研究受随机激励作用的结构动力优化的演化设计方法,演化模型以随机激力作用下结构的位移方差为约束,寻求最优的构件尺寸使结构的重量最轻。演化算法采用多种群遗传与搜索空间收缩策略,并利用高效的虚拟随机激励法进行随机响应重分析和准精确罚函数处理约束,保证了算法稳定而迅速地收敛于最优解,算例显示出本文方法的有效性。