基于虛擬材料的ESO檢測(cè)算法研究及其在薄壁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用.pdf

1、漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法（Evolutionary structural optimization，ESO）是基于有限元方法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化算法研究熱點(diǎn)之一。ESO采用不斷刪除設(shè)計(jì)域中的低效單元使結(jié)構(gòu)逐漸趨于最優(yōu)的樸素思想，方法易于實(shí)現(xiàn)。自創(chuàng)立以來，ESO在算法的理論研究和工程應(yīng)用方面獲得了廣泛的成果。
　　ESO屬于啟發(fā)式算法，Rozvany以Tie-beam算例來質(zhì)疑ESO方法的算法有效性。就此，目前已有研究者提出多種Tie-beam的

2、解答算法，并以此改進(jìn)ESO算法的不足。其中基于虛擬材料的試探檢測(cè)算法通過檢測(cè)傳力路徑完整性，較好地解決了ESO方法在Tie-beam問題中的缺陷。本文的研究進(jìn)一步表明，檢測(cè)算法對(duì)ESO優(yōu)化進(jìn)程中絕大多數(shù)的迭代步的檢測(cè)是沒有必要的。因此，本文將原虛擬材料的試探檢測(cè)過程拆分為兩個(gè)步驟：通過預(yù)判定選出優(yōu)化進(jìn)程中結(jié)構(gòu)剛度或強(qiáng)度發(fā)生異常變化的迭代步，然后只對(duì)這些可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)連接性破壞的異常迭代進(jìn)行試探檢測(cè)，從而大幅提高了檢測(cè)算法的效率。
　

3、　原虛擬材料的試探檢測(cè)算法是就平面問題的求解而設(shè)計(jì)的。本文將算法擴(kuò)展到板殼問題，推導(dǎo)了相應(yīng)的檢測(cè)判斷準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)了算法流程。算例表明，本文擴(kuò)展的基于虛擬材料的ESO檢測(cè)算法可成功彌補(bǔ)原ESO方法在求解某些薄壁結(jié)構(gòu)時(shí)失效的不足。
　　本文將擴(kuò)展的虛擬材料檢測(cè)算法應(yīng)用于某型號(hào)垃圾集裝箱箱體薄壁結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋的布置問題，成功獲得可用于生產(chǎn)實(shí)際的箱體薄壁結(jié)構(gòu)最優(yōu)拓?fù)洹?br>　　本文提出的ESO改進(jìn)算法成功防止了原ESO方法在薄壁結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化