漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及其在回轉(zhuǎn)體拓?fù)鋬?yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性提出了越來越高的要求，從而促進(jìn)設(shè)計方法的研究和迅速發(fā)展。結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計正是這樣一個迅速發(fā)展的設(shè)計領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法使得設(shè)計人員可進(jìn)行主動、創(chuàng)造性的設(shè)計，而結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化則是后續(xù)的形狀、尺寸優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。
　　 飛輪等回轉(zhuǎn)體作為一類重要的機(jī)械零件結(jié)構(gòu)類型，其拓?fù)湫问讲粌H影響著這類物體力學(xué)性能，同時影響如飛輪轉(zhuǎn)動慣量等工作性能。本文采用漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法(ESO)對含有剛度、轉(zhuǎn)動慣量、體積要求

2、等信息的回轉(zhuǎn)體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化研究。
　　 本文推導(dǎo)了離心力作用下的單元剛度靈敏度計算公式，并采用“硬殺”策略的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法(BESO)對二維和三維的回轉(zhuǎn)體進(jìn)行優(yōu)化分析。依據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化的乘除法策略，提出了基于靈敏度乘除法的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的多目標(biāo)處理方法，成功實(shí)現(xiàn)了某汽車驅(qū)動盤和某飛輪的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。同時對該方法在特殊情形下的失效做了分析。針對剛度靈敏度和轉(zhuǎn)動慣量靈敏度不同的分布規(guī)律，提出了靈敏度再處理技術(shù)，以此平衡兩

3、種不同類型靈敏度對單元刪增的影響，并指出靈敏度再處理技術(shù)是一種特殊的過濾技術(shù)。
　　 本文就回轉(zhuǎn)體一定轉(zhuǎn)動慣量下單元數(shù)目不可控的問題，提出了以最大剛度為優(yōu)化目標(biāo)，以轉(zhuǎn)動慣量為約束下的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)變化仍依據(jù)體積的進(jìn)化率，在轉(zhuǎn)動慣量滿足約束條件時，應(yīng)盡量增大結(jié)構(gòu)體積以最大程度提高結(jié)構(gòu)剛度。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了以最大剛度為優(yōu)化目標(biāo)，體積和轉(zhuǎn)動慣量同時約束的多約束優(yōu)化問題。在結(jié)構(gòu)漸進(jìn)到體積約束限且轉(zhuǎn)動慣量不滿足約束條件時，通過構(gòu)造