国家自然科学基金(10925212)
- 作品数：9 被引量：81H指数：6
- 相关作者：张卫红朱继宏王丹杨军刚张桥更多>>
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- 相关领域：航空宇航科学技术机械工程理学建筑科学更多>>
- 多相材料结构拓扑优化：体积约束还是质量约束？被引量：10
- 2011年
- 针对拓扑优化设计中多年沿用的体积约束作为控制材料用量的思路,研究了采用质量约束开展多相材料结构拓扑优化的新方法,提出了相应的质量约束结构优化问题模型和材料插值模型.通过研究广义SIMP模型和对等混合模型两类多相材料属性插值方法,发现广义SIMP插值模型导致质量约束具有复杂的非线性特征,给优化问题的全局寻优和数值求解带来困难;采用的线性对等混合材料插值策略保证质量约束函数具有线性和变量可分离特征,为拓扑设计问题的数值求解,特别是凸规划寻优提供了极大便利.算例表明多相材料插值策略和结构优化模型的正确性和有效性;优化设计结果的比较说明了使用质量约束相对于体积约束的合理性和必要性,阐述了质量约束在解决结构轻量化布局设计问题的有效性以及所带来的显著收益.
- 高彤张卫红Duysinx Pierre
- 关键词：结构拓扑优化
- 航发叶片有限元建模与罩量优化设计系统开发被引量：2
- 2011年
- 以ANSYS为计算分析平台,开发了叶片有限元建模与罩量优化设计系统。该系统将叶片的罩量设计理论、有限元数值计算方法以及现代优化设计技术结合起来,形成了叶片有限元建模与罩量优化设计平台,为叶片的快速有限元建模和罩量优化设计提供了一个强有力的高效设计工具。
- 王振培王丹杨军刚张卫红
- 关键词：叶片参数化建模
- A DEEP STUDY ON TOPOLOGY OPTIMIZATION OF THERMOELASTIC PROBLEMS
- ＜正＞In this paper,alternative formulations are proposed to deal with topology optimization of thermoelastic pro...
- Weihong ZHANG~*
- 文献传递
- 热力耦合结构的弹性支撑分析与拓扑优化设计被引量：6
- 2012年
- 弹性支撑是保证热力耦合载荷作用下结构有效承载的一种支撑设计方案,可以在满足结构刚度设计要求的同时有效降低结构内的应力集中,保证结构的热变形协调.从理论分析与数值计算两个方面,研究了热力耦合载荷作用下结构的弹性支撑优化设计.首先以弹性支撑梁模型为例,通过给出热力耦合载荷下应力计算的解析表达式,从理论上说明弹性支撑对结构应力峰值的影响,阐述了弹性支撑的承载与热变形协调的双重效果.在此基础上,提出了解决该类问题的弹性支撑通用优化数学模型和拓扑构型优化方法,通过数值算例与优化结果展示了方法的有效性.
- 杨军刚张卫红王丹蔡守宇
- 关键词：拓扑优化热应力支撑刚度
- 叶片参数化有限元建模与罩量优化设计被引量：12
- 2011年
- 基于网格变形技术提出了一种叶片参数化有限元建模方法,该方法具有快速实现叶片参数化有限元建模的优点,同时能够在保证叶片有限元网格拓扑形式不变的前提下,有效解决叶片优化设计过程中的网格自动更新问题.在此基础上,结合叶片罩量优化设计的灵敏度分析技术,建立了叶片罩量自动优化一般设计流程,开展了叶片实例优化设计应用研究.优化结果表明,相对于初始设计,罩量优化设计可以有效地改善应力分布,降低叶片应力水平.
- 王振培王丹朱继宏张卫红
- 关键词：叶片
- 轴对称推力矢量喷管调节环结构优化设计研究被引量：4
- 2012年
- 研究结构优化技术在航空发动机轴对称矢量喷管A9调节环结构设计中的应用。首先针对调节环的设计要求建立了概念设计阶段拓扑优化方法的数学模型,进行灵敏度分析;其次在概念设计基础上进一步采用尺寸优化和形状优化进行细节设计;最后采用一个调节环结构优化算例说明了所述方法的有效性。
- 杨军刚张卫红
- 关键词：轻量化设计轴对称矢量喷管拓扑优化尺寸优化调节环
- 动力响应约束下的结构拓扑优化设计被引量：26
- 2010年
- 以动力响应为性能设计指标的结构拓扑优化设计技术在航空航天和汽车工业等领域具有重要的应用价值。研究白噪声激励力作用下以结构减重为设计目标、指定位置的均方响应为约束的拓扑优化设计问题。为了消除动力学设计中易出现的局部模态现象,通过在伪密度方法中引入有理近似材料属性模型,建立设计变量和材料属性以及设计函数之间的关系。优化过程采用频域分析方法求解系统均方响应。推导均方响应的灵敏度求解表达式,并利用单元的各阶应变能和动能公式简化系统圆频率和振型的灵敏度求解格式。采用凸线性近似对偶优化算法求解优化模型。列举的3个典型拓扑优化算例验证了所提出的方法的可行性、相对优势以及解决复杂问题的可靠性。
- 张桥张卫红朱继宏
- 关键词：动力响应拓扑优化
- 六边形蜂窝等效面外剪切模量预测及其尺寸效应被引量：9
- 2013年
- 给出了预测六边形蜂窝材料等效剪切模量及其尺寸效应的圆筒扭转力学模型和扭转能量法,建立了等效面外剪切模量G13相对于材料体分比v、周向单胞数n、圆筒半径r和单胞层数参数m变化的解析表达式;同时将扭转能量法、有限元数值模拟计算和G--A经典细观力学方法进行了比较,从理论上揭示并验证了尺寸效应的存在性.结果表明,当蜂窝体胞尺寸相对结构尺寸无穷小时,预测结果趋近于细观力学方法的结果.此外,利用周期性蜂窝材料的结构对称特性,使用体胞子结构有限元计算模型进行等效面外剪切模量及其尺寸效应的预测,在不影响计算结果的前提下极大地提高了计算效率.
- 张卫红段文东许英杰朱继宏
- 关键词：尺寸效应
- 基于面片删减的带孔结构等几何形状优化方法被引量：7
- 2013年
- 等几何分析方法采用非均匀有理B样条(Nonuniform rational B-spline,NURBS)基函数作为待分析物理场的插值函数,使得等几何形状优化中的设计模型、分析模型和优化模型能够用NURBS统一进行表达,避免了模型转换过程。拓扑复杂结构的等几何形状优化常采用多块面片拼接方法进行建模,然而面片拼接方法需要将结构划分成多个适用于分析的完整面片,不便于建立带孔结构尤其是多孔结构模型。为此,提出一种基于面片删减的带孔结构等几何形状优化设计方法,依据带孔结构内外边界构造建模所使用的面片,并且给出灵敏度的解析计算方法。以经典转矩臂带孔结构为优化算例,表明本方法不仅建模直观,而且优化设计变量选择也十分便利。
- 蔡守宇张卫红李杨
- 随机振动响应下的组件结构布局优化设计被引量：7
- 2010年
- 从工程应用需求出发,研究了随机振动载荷作用下的组件结构布局优化问题。提出采用有限包络圆族描述组件外形轮廓的近似方法,有效解决了设计过程中预防组件干涉的问题;建立了随机振动响应分析有限元模型,并对模型进行了实验验证与结果分析。在此基础上,以随机振动载荷下特定点自由度响应均方根(RMS)值之和最小为目标函数建立了组件布局通用优化设计模型,研究了单一组件与4组件问题的布局优化问题,并分别采用梯度优化算法和遗传算法进行优化求解比较研究。结果表明,所提出的设计方法能够有效地实现随机振动响应下的组件结构布局优化设计,两种优化算法均能显著降低结构关键部位的动力学响应。
- 吕奇峰张卫红张桥朱继宏
- 关键词：组件动力学响应功率谱密度
