1) structural mechanics/structural topological optimization
结构力学/结构拓扑优化
3) structural topological optimization
结构拓扑优化
1.
In order to meet the actual project requirements of designing tire vulcanizer, by means of combing FEA (Finite Element Analysis) with structure optimization, the designs for the structural topological optimization and structural dimension optimization were studied with the beam of vulcanizer as an example.
针对轮胎定型硫化机设计中的实际工程需求 ,将结构有限元分析技术与优化方法相结合 ,以硫化机的主要部件横梁为例 ,研究了硫化机的结构拓扑优化设计和结构尺寸优化设计 ,讨论了其中的一些关键技术 ,包括应力和位移约束下连续体结构的拓扑优化、基于离散变量的结构优化设计和敏度分析 ,工程生产实际应用验证了所述方法的有效
2.
Combined with the author s researches on structural topological optimization,the concrete process of the topological optimization problem about 0-1 discrete variables transformed into continuous variables is illuminated in surrounding of ICM (Independence,continuous and Mapping) method referring to the basic concept breakthrough.
结合作者在结构拓扑优化方面的研究工作,围绕了 ICM(独立、连续、映射)方法涉及的基本概念上的突破,叙述了将本质上为0-1离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量优化问题的具体做法,其中介绍了若干要点: 以阶跃函数把离散问题化为连续问题即完成关键的等价性转换是第一步;定义磨光函数逼近阶跃函数的可操作的近似是第二步;引入作为磨光函数反函数的过滤函数实现映射性建模是第三步;采用某些光滑算法求解连续变量模型则是第四步。
4) structural topology optimization
结构拓扑优化
1.
Bridge design of structural topology optimization under the dead load and the live load;
涉及恒载和活载的桥梁结构拓扑优化设计
2.
Light-weight design on engine support based on structural topology optimization method;
基于结构拓扑优化方法的发动机支架轻量化设计
3.
Structural topology optimization of a micro resonant robot based on genetic algorithm
基于遗传算法的微小型谐振机器人结构拓扑优化方法研究
5) topology optimization
结构拓扑优化
1.
The topology optimization is a design method that looking for the most optimal distributing form of structural stiffness in design space or the best way to pass power, in order to achieve optimization of some behaviors or alleviation of the structure weight.
(2)以APDL参数化语言为基础，对ANSYS有限元软件进行二次开发，自行研发出结构拓扑优化程序，并以不同工况下桁架结构的算例验证了其正确性。
2.
Recently, topology optimization is the most challenging and hot, as well as difficult research topic in structure optimization.
与尺寸优化和形状优化相比,结构拓扑优化需要确定的参数更多,取得的经济效益更大,对工程设计人员更具吸引力。
补充资料：飞机结构力学
研究飞机结构在载荷和环境作用下的应力、变形、稳定性及其合理性的学科，又称飞机结构理论，有时也称为飞机强度学。飞机结构力学是固体力学理论应用于飞机结构的一个分支学科，是飞机结构设计的重要理论基础。
飞机结构力学的基本原理同样适用于其他飞行器，它的基础学科是静力学、桥梁力学、结构稳定性理论、板壳力学、计算力学等。但是各类飞行器，尤其是航天器和火箭，也有各自特殊的结构问题（见火箭结构分析、航天器结构分析）。
经典的飞机结构力学可按结构型式分为杆系结构力学和薄壁结构力学。
杆系结构力学 在杆系结构中，飞机结构力学与一般结构（如桥梁、建筑等）力学基本一致，讨论静定和静不定两种结构。解决问题的手段不外满足静力平衡条件和变形协调条件；解静不定结构问题又可用最小能量法，以使问题简化。在杆系结构力学中早期提出的课题有梁柱、扭转、稳定性等问题。
梁柱 同时受弯和受压的杆件。这种杆件在侧向力作用下产生弯曲挠度，侧向挠度使轴向压力产生附加弯矩，这又使侧向弯曲增大，因此必须考虑侧向力与轴向压力的联合作用，求出真实弯矩，供设计使用。
扭转 早期梁式机翼以翼梁为主承受扭矩，翼梁具有非圆形的实心断面，扭转刚度往往不够，成为突出问题。实心断面梁轴受扭时的应力和变形，多采用弹性力学中薄膜模拟试验的结果，比用材料力学计算的结果精确。
稳定性 杆系结构稳定性问题主要是直柱的屈曲，包括弹性支承、弯扭失稳等较复杂的问题。
薄壁结构力学 在薄壁结构中,杆主要受轴向力,板主要受剪力，基本的问题有扭转、剪滞、屈曲、有效宽度、张力场和压力舱等。
扭转 闭口断面的薄壁结构具有较大的扭转刚度，在飞机结构中得到广泛应用。单闭室断面的薄壁结构或薄壁管在受扭矩时的剪应力τ和单位长度相对扭转角θ分别为：
式中T为扭矩,A为薄壁中线所包的面积,t为管壁厚度,G为材料剪切模量，S为薄壁中线的周长。
剪滞 薄壁结构的剪切变形较大，工程梁理论中平断面假设往往不再正确。随机翼断面向翼根移动，盒形梁中部桁条的正应力的增加较翼梁处缘条的正应力的增加在位置上要滞后一些。
屈曲 薄壁结构中有许多形式的屈曲。除简单受拉的情况没有屈曲问题外,薄板在板中面内受压、受剪,薄壁梁受弯、受扭，薄壁壳体受外压等都会发生屈曲现象。圆筒受轴向压力时抵抗屈曲的能力比平板要高得多，经典理论的结果是在假设圆筒具有理想几何形状下得到的，实际上由于初始缺陷和边缘条件的影响，试验值比理论值要低得多。
有效宽度 平板在屈曲后还能继续承担轴压。靠近桁条或缘条的那部分薄板，由于支承的限制，不能自由地凹凸，因而能有效地承受轴压，而离两侧支承较远的薄板，可以自由凹凸，几乎不能承担轴压。一般认为在有效宽度以内的薄板，将随同它附着的桁条共同承受轴压，直至所组合成的直柱再一次达到它的临界载荷，结构才最后毁坏。有效宽度以外的薄板则可认为不再受力。有效宽度的经验公式为：
式中E为材料的弹性模量，σ为轴向压力。对于常用的铝合金可取 be≈(30～40)t。也就是说薄壁在失稳时并未毁坏，只是应力分布改变了，整个结构仍在继续支承载荷，直到整体毁坏为止。
张力场梁 梁的腹板在受剪失稳后仍能继续承载，这时，受力方式改变成沿波纹的峰与谷方向的斜向张力，而薄板梁就变成桁架式结构，称为张力场梁。
在张力场梁中，上下缘条既作为桁架的一部分承受水平拉压，又作为连续梁承受腹板给它的向心张力。腹板张力的极限值为材料的屈服强度。
压力舱 压力舱承受内外压差P时产生的纵向和周向的薄膜应力TL和Th都可根据法向平衡条件求得：
式中rh和rL分别为舱体沿周向和纵向的主曲率半径。
座舱有窗孔或门孔时，通常加强孔周，尽量使远离孔边的膜应力不发生变化，也就是使孔边沿的加强件恰能代替孔所挖去的部分，这种孔称为中性孔。对孔边沿作过多的加强，并不一定有利，何况，中性孔也不是唯一的设计措施。
发展趋势 随着飞机结构型式的变化和应用电子计算机技术的现代计算力学的发展，飞机结构力学的内容在不断地发展和更新，有限元素法在飞机和其他飞行器结构分析中得到广泛应用，为复杂结构分析提供了一种快速而又精确的手段，许多过去在结构力学中认为难以解决的高度静不定问题已能迎刃而解。初期的飞机结构力学以静力学为主，飞机事故分析向结构力学提出过一系列课题，如气动弹性、疲劳与断裂、热强度等问题。这些原来属于飞机结构力学范围内的课题，逐步发展形成了独立的分支学科。此外，还出现了最优化方法、复合材料力学、统计结构力学等一些新的分支。
参考书目
D.Williams, An Introduction to the Theory ofAircraft Structures,Edw.Arnold,London,1960.
D.J.Peery and J.J.Azar，Aircraft Structures，2nd ed.,McGraw-Hill,New York,1982.
飞机结构力学的基本原理同样适用于其他飞行器，它的基础学科是静力学、桥梁力学、结构稳定性理论、板壳力学、计算力学等。但是各类飞行器，尤其是航天器和火箭，也有各自特殊的结构问题（见火箭结构分析、航天器结构分析）。
经典的飞机结构力学可按结构型式分为杆系结构力学和薄壁结构力学。
杆系结构力学 在杆系结构中，飞机结构力学与一般结构（如桥梁、建筑等）力学基本一致，讨论静定和静不定两种结构。解决问题的手段不外满足静力平衡条件和变形协调条件；解静不定结构问题又可用最小能量法，以使问题简化。在杆系结构力学中早期提出的课题有梁柱、扭转、稳定性等问题。
梁柱 同时受弯和受压的杆件。这种杆件在侧向力作用下产生弯曲挠度，侧向挠度使轴向压力产生附加弯矩，这又使侧向弯曲增大，因此必须考虑侧向力与轴向压力的联合作用，求出真实弯矩，供设计使用。
扭转 早期梁式机翼以翼梁为主承受扭矩，翼梁具有非圆形的实心断面，扭转刚度往往不够，成为突出问题。实心断面梁轴受扭时的应力和变形，多采用弹性力学中薄膜模拟试验的结果，比用材料力学计算的结果精确。
稳定性 杆系结构稳定性问题主要是直柱的屈曲，包括弹性支承、弯扭失稳等较复杂的问题。
薄壁结构力学 在薄壁结构中,杆主要受轴向力,板主要受剪力，基本的问题有扭转、剪滞、屈曲、有效宽度、张力场和压力舱等。
扭转 闭口断面的薄壁结构具有较大的扭转刚度，在飞机结构中得到广泛应用。单闭室断面的薄壁结构或薄壁管在受扭矩时的剪应力τ和单位长度相对扭转角θ分别为：
式中T为扭矩,A为薄壁中线所包的面积,t为管壁厚度,G为材料剪切模量，S为薄壁中线的周长。
剪滞 薄壁结构的剪切变形较大，工程梁理论中平断面假设往往不再正确。随机翼断面向翼根移动，盒形梁中部桁条的正应力的增加较翼梁处缘条的正应力的增加在位置上要滞后一些。
屈曲 薄壁结构中有许多形式的屈曲。除简单受拉的情况没有屈曲问题外,薄板在板中面内受压、受剪,薄壁梁受弯、受扭，薄壁壳体受外压等都会发生屈曲现象。圆筒受轴向压力时抵抗屈曲的能力比平板要高得多，经典理论的结果是在假设圆筒具有理想几何形状下得到的，实际上由于初始缺陷和边缘条件的影响，试验值比理论值要低得多。
有效宽度 平板在屈曲后还能继续承担轴压。靠近桁条或缘条的那部分薄板，由于支承的限制，不能自由地凹凸，因而能有效地承受轴压，而离两侧支承较远的薄板，可以自由凹凸，几乎不能承担轴压。一般认为在有效宽度以内的薄板，将随同它附着的桁条共同承受轴压，直至所组合成的直柱再一次达到它的临界载荷，结构才最后毁坏。有效宽度以外的薄板则可认为不再受力。有效宽度的经验公式为：
式中E为材料的弹性模量，σ为轴向压力。对于常用的铝合金可取 be≈(30～40)t。也就是说薄壁在失稳时并未毁坏，只是应力分布改变了，整个结构仍在继续支承载荷，直到整体毁坏为止。
张力场梁 梁的腹板在受剪失稳后仍能继续承载，这时，受力方式改变成沿波纹的峰与谷方向的斜向张力，而薄板梁就变成桁架式结构，称为张力场梁。
在张力场梁中，上下缘条既作为桁架的一部分承受水平拉压，又作为连续梁承受腹板给它的向心张力。腹板张力的极限值为材料的屈服强度。
压力舱 压力舱承受内外压差P时产生的纵向和周向的薄膜应力TL和Th都可根据法向平衡条件求得：
式中rh和rL分别为舱体沿周向和纵向的主曲率半径。
座舱有窗孔或门孔时，通常加强孔周，尽量使远离孔边的膜应力不发生变化，也就是使孔边沿的加强件恰能代替孔所挖去的部分，这种孔称为中性孔。对孔边沿作过多的加强，并不一定有利，何况，中性孔也不是唯一的设计措施。
发展趋势 随着飞机结构型式的变化和应用电子计算机技术的现代计算力学的发展，飞机结构力学的内容在不断地发展和更新，有限元素法在飞机和其他飞行器结构分析中得到广泛应用，为复杂结构分析提供了一种快速而又精确的手段，许多过去在结构力学中认为难以解决的高度静不定问题已能迎刃而解。初期的飞机结构力学以静力学为主，飞机事故分析向结构力学提出过一系列课题，如气动弹性、疲劳与断裂、热强度等问题。这些原来属于飞机结构力学范围内的课题，逐步发展形成了独立的分支学科。此外，还出现了最优化方法、复合材料力学、统计结构力学等一些新的分支。
参考书目
D.Williams, An Introduction to the Theory ofAircraft Structures,Edw.Arnold,London,1960.
D.J.Peery and J.J.Azar，Aircraft Structures，2nd ed.,McGraw-Hill,New York,1982.
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。
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