基于参数灵敏度的结构性能优化

基于参数灵敏度的结构性能优化

李初晔王卫朝马岩

【摘要】摘要：在对数控机床横梁参数优化的基础上,提出了一种基于参数灵敏度的振荡优化方法,通过令所研究的构件质量上下波动,在变形极小化目标控制下使结构参数不断发生变化,最终产生质量不变、性能更优的新结构。通过与有限元分析软件相结合,该方法很容易通过程序实现,且优化效果明显。基于参数灵敏度的快速优化算法,经一些数学模型和实际工程应用检验,分析结果是可信的,从理论上是可行的。

【期刊名称】中国机械工程

【年(卷),期】2011(022)004

【总页数】6

【关键词】尺寸优化;形状优化;拓扑优化;优化设计;灵敏度;振荡循环

0 引言

完整的结构优化设计过程包括尺寸优化、形状优化和拓扑优化几个不同阶段和层次。尺寸优化是在保证零件拓扑结构不变的前提下优化截面面积、筋板厚度等参数;形状优化是在保证设计域内的拓扑结构关系保持不变条件下,寻求最理想的边界和几何形状;拓扑优化可以在给定的设计空间中确定最优的材料分布,设计最优的零件几何、框架、加强筋布局,减少非关键区域的材料分布。连续体结构的拓扑优化包括结构边界形状的优化,通过去除材料,可在结构内部形成孔洞,拓扑优化比形状优化具有更大的自由度和开放性,而且不局限于参数形式,因此拓扑优化是高层次的优化,难度也最大,被公认为是结构优化领域最具挑战性的研究课题之一[1-2]。