基于應(yīng)力梯度、動(dòng)態(tài)單元?jiǎng)h除率和變密度法的ESO算法研究.pdf

1、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對結(jié)構(gòu)的性能提出越來越高的要求，而傳統(tǒng)按照工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)形的方法已經(jīng)不能滿足這一要求。計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析技術(shù)引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的重大突破。漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化（Evolutionalstructuraloptimization，ESO）方法是其中一種新興的結(jié)構(gòu)形狀與拓?fù)鋬?yōu)化方法，發(fā)展和完善方法理論對進(jìn)一步將其引入工程實(shí)際具有重要的意義。
　　現(xiàn)有雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)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(jīng)驗(yàn)給出一個(gè)初始設(shè)計(jì)，不同的初始設(shè)計(jì)可能得到不同的優(yōu)化結(jié)果。本文從自然界運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)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(gè)初始結(jié)構(gòu)逐漸“生長”，不斷提高結(jié)構(gòu)性能，最終得到優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　

3、傳統(tǒng)漸進(jìn)優(yōu)化方法中單元?jiǎng)h除和添加數(shù)目不可控，結(jié)構(gòu)性能呈現(xiàn)“跳躍”式變化，而基于結(jié)構(gòu)當(dāng)前體積刪除一定數(shù)量的單元的漸進(jìn)法雖可以嚴(yán)格控制每次單元?jiǎng)h除量但卻導(dǎo)致結(jié)構(gòu)收斂緩慢。針對這一問題，本文提出了動(dòng)態(tài)單元?jiǎng)h除率，每次迭代依據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)確定需要?jiǎng)h除的單元數(shù)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(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。方法具有收斂快速，結(jié)構(gòu)性能變化平緩等優(yōu)點(diǎn)。
　　在傳統(tǒng)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和變密度方法的基礎(chǔ)上，本文建立一種將二