基于類桁架的結構拓撲優(yōu)化離散化方法及WEB系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、結構拓撲優(yōu)化能節(jié)省很多材料,幫助企業(yè)取得很大經(jīng)濟效益,近年來成為優(yōu)化研究領域熱點之一,越來越多的企業(yè)引用這項技術改進他們的產品設計。相比于其他材料模型,采用類桁架材料模型可以很好的避免各種數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象,可以得到更合理的結果,具有更大的設計空間。本文中研究的問題均基于類桁架材料模型,采用有限元方法計算設計域各單元節(jié)點的主應變,根據(jù)滿應力優(yōu)化準則更新節(jié)點桿件的密度,根據(jù)主應變方向更新桿件方向。由此得到一個近似Michell結構的類桁架連續(xù)

2、體。
　　由于Michell結構是一種由無限多無限密的桿件構成的非勻質各向異性連續(xù)體,雖然理論上是最優(yōu)化的,但工程中常用勻質各向同性材料,Michell結構在實際工程中難以實現(xiàn)。需要一定的方法從中獲取離散的桁架或者帶孔等厚板,然后提取優(yōu)化后的結構的幾何模型,連接概念設計階段與詳細設計階段。本文的第三章中,研究了從類桁架連續(xù)體中離散出桁架并對桁架編號的方法。首先從桿件密度和方向優(yōu)化分布場中獲得離散的桿件優(yōu)化分布,然后從桿件優(yōu)化分布獲

3、得優(yōu)化桁架并編號,算例得到的結果表明該方法有效。由于工程中常用等厚板作為構件,因此還研究了從類桁架連續(xù)體中獲取帶孔等厚板的方法。對密度更新的過程增加一些約束,將桿件的密度限制在一定范圍內,逐漸形成帶孔的非勻質類桁架連續(xù)體,再繪出密度大于一定值的等值線,利用道格拉斯普克算法處理等值線,得到光滑的幾何邊界作為詳細設計階段的初始方案。算例中優(yōu)化了一個右端受集中荷載的懸臂梁,并將Matlab得到的優(yōu)化結果進行光滑處理,利用Python將處理后的

4、輪廓導入到了Abaqus中進行分析,實現(xiàn)了概念設計向詳細設計的轉化。
　　第四章主要介紹了我們所開發(fā)的結構拓撲優(yōu)化WEB程序的開發(fā)框架和運行機理。該WEB程序基于的結構是B/S(Browser/Server)結構,開發(fā)過程包含三個環(huán)節(jié):Matlab業(yè)務邏輯層,中間業(yè)務服務層,前端交互層。瀏覽器端的前端顯示界面是用Flash結合腳本語言Actionscript3.0設計的,后臺邏輯處理程序是Java語言開發(fā),其中封裝了Matlab核