基于應力梯度、動態(tài)單元刪除率和變密度法的ESO算法研究.pdf

1、科學技術的不斷發(fā)展對結構的性能提出越來越高的要求，而傳統(tǒng)按照工程經驗設計結構構形的方法已經不能滿足這一要求。計算機和數值分析技術引入結構設計領域是結構設計方法的重大突破。漸進結構優(yōu)化（Evolutionalstructuraloptimization，ESO）方法是其中一種新興的結構形狀與拓撲優(yōu)化方法，發(fā)展和完善方法理論對進一步將其引入工程實際具有重要的意義。
　　現(xiàn)有雙向漸進結構優(yōu)化方法(Bi-directionalEvolut

2、ionaryStructuralOptimization，BESO)一般在高效單元附近添加材料，單元的添加缺少合理可靠的評估；且傳統(tǒng)BESO方法往往需要依照經驗給出一個初始設計，不同的初始設計可能得到不同的優(yōu)化結果。本文從自然界運動總是自發(fā)向能量平衡的方向發(fā)展這一現(xiàn)象得到啟發(fā)，提出基于梯度的材料添加方法，對結構中孔洞單元建立了評估其“添加效能”的方法，使優(yōu)化可以從一個初始結構逐漸“生長”，不斷提高結構性能，最終得到優(yōu)化設計。
　　

3、傳統(tǒng)漸進優(yōu)化方法中單元刪除和添加數目不可控，結構性能呈現(xiàn)“跳躍”式變化，而基于結構當前體積刪除一定數量的單元的漸進法雖可以嚴格控制每次單元刪除量但卻導致結構收斂緩慢。針對這一問題，本文提出了動態(tài)單元刪除率，每次迭代依據結構當前狀態(tài)確定需要刪除的單元數量，并將基于梯度的材料添加方式引入到優(yōu)化過程提出了新的雙向漸進結構優(yōu)化方法。方法具有收斂快速，結構性能變化平緩等優(yōu)點。
　　在傳統(tǒng)漸進結構優(yōu)化方法和變密度方法的基礎上，本文建立一種將二