导读:本文包含了拓扑结构不确定论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:结构-声场耦合系统,有限元法,p-box模型,随机与区间混合不确定模型
拓扑结构不确定论文文献综述
陈宁[1]（2017）在《结构—声场耦合系统的不确定数值分析与拓扑优化》一文中研究指出薄壁结构广泛应用于飞机机舱、船舱、汽车驾驶室等。结构振动产生的噪声是这些交通运载工具的主要噪声来源之一。基于声学性能的结构-声场耦合系统分析及拓扑优化在降低乘座舱噪声、提高乘坐舒适性方面有着极为重要的意义。传统结构-声场耦合系统的数值分析一般是基于确定性系统参数。但在实际工程问题中,由于制造、装配和测量误差,外部载荷的不可预测以及环境条件的变化等,不确定性广泛存在于结构-声场耦合系统中。通常这些不确定性的数值较小,但当这些不确定性因素耦合在一起时,可能导致实际结构-声场耦合系统的响应产生较大的偏差。鉴于不确定性在结构-声场耦合系统存在的普遍性和多样性,以及复合材料在工程实际应用中的广泛性,有必要对结构-声场耦合系统,特别是复合材料结构-声场耦合系统的不确定数值分析进行深入的研究。此外,结构-声场耦合系统的拓扑优化目前主要集中在宏观层面,其材料微结构的拓扑优化研究尚处于起步阶段。通过对微结构单胞实施拓扑优化,可以实现宏观结构总体振动及声学性能的改进,对控制封闭空腔结构内声场噪声具有重要意义。因此,有必要对结构-声场耦合系统材料微结构的拓扑优化开展进一步的探索。本文在国家自然科学基金(11572121和11402083)的资助下,对结构-声场耦合系统不确定数值分析与拓扑优化问题进行了深入系统的研究。建立了不同类型的不确定结构-声场耦合系统分析模型,提出了相应的不确定数值分析算法;基于均匀化理论,研究了不确定性因素对周期性复合材料等效性能的影响,构建了多尺度不确定周期性复合材料结构-声场耦合系统的数值分析模型,并提出相应的不确定数值分析算法;考虑多尺度不确定参数的影响,提出了一种多尺度随机不确定周期性复合材料结构-声场耦合系统微结构的稳健性BESO拓扑优化算法。本文开展并完成了如下研究工作:(1)提出了基于一阶矩阵分解摄动有限元的区间蒙特卡洛法,可用于含有p-box不确定参数的结构-声场耦合系统响应分析。在基于一阶矩阵分解摄动有限元的区间蒙特卡洛法中,通过在0到1之间抽样得到随机数,然后利用随机数与相对应的p-box变量的累积概率分布函数的交叉点生成区间,再通过一阶矩阵分解摄动有限元得到相应的响应变化范围,最后将所得的响应区间组合成响应的左右累积分布概率函数边界。数值分析结果表明,所提方法能有效计算系统响应的左右累积概率函数边界,并且可以进行基于声学性能的风险和保守可靠性分析。(2)提出了混合随机区间摄动法,可用于随机与区间混合不确定和区间随机不确定结构-声场耦合系统的能量流分析。混合随机区间摄动法以一阶Taylor级数展开为基础,首先暂时忽略区间变量的不确定性,采用一阶随机摄动法计算能量向量的期望和方差;再考虑区间变量的不确定性,通过一阶区间摄动法计算能量向量期望和方差的变化范围。数值分析结果表明,混合随机区间摄动法能够有效地计算两种混合不确定模型下系统响应能量流期望和方差的变化范围;与蒙特卡洛法相比,混合随机区间摄动法具有更高的计算效率。(3)提出了区间均匀化方法,可用于区间参数周期性复合材料的等效性能分析。区间均匀化方法以区间Taylor级数展开分析方法和均匀化方法为基础。子区间均匀化方法将区间变量划分为若干个子区间,再采用区间均匀化方法和区间并集运算求解区间参数周期性复合材料等效性能的变化范围。数值分析结果表明,区间均匀化方法能有效计算不确定度较小的区间参数周期性复合材料的等效弹性张量变化范围;子区间均匀化方法可以有效地保证不确定度较大时区间参数周期性复合材料等效性能的计算精度。此外,等效弹性张量的不确定度随着输入参数不确定度的增加逐渐变大,并且远远大于输入参数的不确定度。D12H最容易受输入不确定参数的影响,D11H和D22H次之,D66H受输入不确定参数的影响最小。(4)提出了基于均匀化方法的区间有限元法,可用于多尺度区间参数周期性复合材料结构-声场耦合系统的分析。基于均匀化方法的区间有限元法通过一阶Taylor级数展开计算多尺度区间参数周期性复合材料结构-声场耦合系统响应的变化范围。数值分析结果表明,基于均匀化方法的区间有限元法仅适用于不确定度较小的多尺度区间参数周期性复合材料结构-声场耦合系统的响应分析。通过引入子区间技术,可以有效保证基于均匀化方法的区间有限元法对多尺度区间参数周期性复合材料结构-声场耦合系统响应的计算精度。(5)构建了复合材料结构-声场耦合系统的微结构拓扑优化模型。基于均匀化方法和双向渐进结构优化方法,以微结构单胞的材料分布为设计变量,以耦合系统响应声压级最小化为优化目标,提出了一种周期性复合材料结构-声场耦合系统微结构的拓扑优化算法。研究结果发现,与初始设计相比,微结构拓扑优化设计下的共振频率发生了移动,并且参考点在目标频率处的声压级可以有效降低。(6)构建了多尺度随机不确定周期性复合材料结构-声场耦合系统的微结构稳健性拓扑优化模型;提出了一种多尺度随机周期性复合材料结构-声场耦合系统分析方法。将多尺度随机不确定微结构稳健性拓扑优化模型转换为确定性优化模型,以微结构单胞的材料分布为设计变量,以耦合系统声压响应幅值的期望和标准差构建优化目标,提出了一种多尺度随机不确定周期性复合材料结构-声场耦合系统微结构的稳健性BESO拓扑优化算法。研究结果表明,微结构的确定性拓扑优化设计与稳健性拓扑优化设计之间存在一定差异,且稳健性拓扑优化设计结果优于确定性拓扑优化设计结果。本文对结构-声场耦合系统的不确定数值分析与拓扑优化方法进行了深入系统的研究。针对不确定结构-声场耦合系统响应分析问题,提出了基于一阶矩阵分解摄动有限元的区间蒙特卡洛法和混合随机区间摄动法;针对区间参数周期性复合材料等效性能分析问题,提出了区间均匀化方法;针对多尺度不确定周期性复合材料结构-声场耦合系统响应分析问题,提出了基于均匀化方法的区间有限元法和基于均匀化方法的随机有限元法;针对复合材料结构-声场耦合系统的微结构拓扑优化问题,提出了一种周期性复合材料结构-声场耦合系统微结构的拓扑优化算法;针对多尺度随机不确定复合材料结构-声场耦合系统的微结构拓扑优化问题,提出了一种多尺度随机不确定周期性复合材料结构-声场耦合系统微结构的稳健性拓扑优化算法。数值分析结果验证了本文方法的有效性,表明本文方法在预测和降低封闭空腔结构内声场噪声上具有良好的工程应用前景。(本文来源于《湖南大学》期刊2017-05-18）
尤芳[2]（2016）在《不确定结构的拓扑优化设计及分析》一文中研究指出在大量工程实际问题中,测量误差、制造水平及环境条件等诸多不确定性因素将导致材料特性、几何参数和所受载荷等不可避免地呈现不确定性。结构可靠性拓扑优化设计将结构可靠性作为约束条件之一,在优化求解过程中有机地融合结构可靠性理论和拓扑优化技术。由于定量地考虑了影响结构性能的各种不确定性因素,从而有效地克服了传统结构优化设计的不足,使得设计结果更趋合理。然而迄今为止,涉及结构可靠性拓扑优化设计的相关研究主要集中在力场,而温度场中基于可靠性的结构拓扑优化设计研究甚少,对此类问题进行研究无疑具有一定的理论意义和工程实用价值。此外,诸如纤维增强类的复合材料通常承受热载荷,随机均匀化热分析对于估算承受热应力复合结构的可靠性很重要。因此,对不确定微观结构特征及其宏观转变的均匀化进行合理描述将有助于非均匀材料性能预测。综上所述,本文的研究内容主要包括以下方面:第一部分研究了稳态热传导结构非概率可靠性拓扑优化设计问题。考虑热传导结构的热物性参数和热载荷均为区间参数,基于区间因子法和区间运算法则,推导出散热弱度均值和离差;建立以单元相对导热系数为设计变量、满足散热弱度非概率可靠性约束的稳态热传导结构优化数学模型,并采用渐进结构优化法进行求解;最后,通过算例验证模型和方法的合理性及有效性。第二部分研究了当热传导结构的热物性参数和热载荷均为随机参数(或者均为模糊参数)时,稳态热传导结构可靠性拓扑优化设计问题。当所有参数均为随机参数时,基于随机因子法和代数综合法,推导出散热弱度的数字特征(均值和均方差);建立以单元相对导热系数为设计变量、满足散热弱度概率可靠性约束的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型,并采用渐进结构优化法求解。当所有参数均为模糊参数时,根据信息熵相等的原则,将模糊参数转换为当量正态随机参数,建立满足散热弱度模糊可靠性约束的稳态热传导结构拓扑优化设计数学模型并进行求解。通过算例验证文中优化数学模型和求解方法的合理性、有效性。第叁部分研究了当热物性参数和热载荷同时为区间参数和随机参数两种不同类型的参数时,稳态热传导结构分别在第一边界条件及第一、二边界条件下的概率-非概率混合可靠性拓扑优化设计问题。基于区间因子法和随机因子法推导散热弱度的函数关系式;建立满足散热弱度概率-非概率混合可靠性约束的稳态热传导结构拓扑优化设计数学模型并采用渐进结构优化法求解。同时,为进行对比,根据3s准则将区间参数转化为随机参数,将随机-区间混合参数结构转化为随机参数结构,建立满足散热弱度概率可靠性约束的稳态热传导结构拓扑优化设计数学模型并求解。最后,通过算例验证文中模型和方法的合理性、有效性并对两种模型的结果进行比较、分析。第四部分分别研究了同时具有随机-区间-模糊混合参数的平面连续体在结构应变能(或应力)约束下的拓扑优化设计问题。考虑结构的材料物理参数、外部载荷及结构许用应变能(或许用应力)同时为区间、随机或模糊叁种不同类型的参数,首先利用信息熵转化法将模糊参数转换为等价的正态分布随机参数;以随机参数和区间参数共存时的混合可靠性指标来衡量结构可靠性;建立以单元材料有无为设计变量,结构体积极小化为目标函数,满足应变能(或应力)混合可靠性约束的平面连续体结构拓扑优化数学模型,并采用渐进结构优化法求解。最后,通过算例验证文中模型及方法的合理性和有效性。第五部分结合等效夹杂法和随机因子法研究了单向纤维叁维复合材料有效热特性的随机均匀化分析问题。充分考虑微观结构形态和组成材料特性的随机性及参数之间的相关性,推导单向纤维增强复合材料随机有效热性质(如热膨胀系数)及其相关性,通过比较随机因子法和蒙特卡罗法的结果说明微观结构参数的随机性和相关性对随机均匀化结果的影响,并得出一些重要结论。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2016-11-01）
乔升访,周克民[3]（2016）在《基于类桁架材料模型的不确定荷载下结构拓扑优化》一文中研究指出用区间分析方法研究了不确定荷载下结构拓扑优化方法。采用类桁架材料模型建立拓扑优化类桁架连续体结构。根据区间变量运算法则推导出不确定荷载下应力约束体积最小类桁架结构的拓扑优化方法。首先采用区间分析方法得到任一点的最不利荷载工况下应变状态。在此应变状态下,利用满应力准则优化类桁架材料中杆件的方向和密度。如此反复分析和优化,直至迭代收敛。最后由类桁架中杆件分布场可以近似离散得到桁架结构。通过几个数值算例验证了方法的有效性。数值算例显示了不确定荷载下的结构拓扑优化布局更合理。(本文来源于《工程力学》期刊2016年01期）
乔升访,周克民[4]（2015）在《不确定荷载下类桁架结构拓扑优化分析》一文中研究指出研究不确定荷载下应力约束拓扑优化结构.不确定荷载用区间变量表示,将不确定性区间荷载用有限个可能工况组合表示,从而将不确定性荷载问题转化为多工况问题.采用基于类桁架材料模型的多工况应力约束拓扑优化方法,求解不确定荷载作用下的拓扑优化结构.推导两杆结构的解析解,通过解析解验证了数值算例方法的有效性.分析比较了几个不确定荷载与确定性荷载作用下拓扑优化结构.(本文来源于《力学季刊》期刊2015年02期）
赵军鹏,王春洁[5]（2014）在《载荷不确定条件下的结构拓扑优化算法》一文中研究指出研究了采用概率方法表示载荷不确定性时的连续体结构拓扑优化方法.基于线弹性体的位移迭加原理给出了结构柔度均值与方差的计算方法,并在此基础上给出了结构灵敏度分析方法.对于承受n个不确定载荷的平面结构,其柔度均值与方差以及灵敏度信息可以通过求解其在2n个确定性载荷工况下的位移而获得.给出了载荷不确定条件下以结构柔度均值与标准差的加权和最小为目标的拓扑优化算法,并通过数值算例验证了该方法的有效性及载荷不确定条件下结构拓扑优化结果的稳健性.该算法可以推广到叁维结构问题.(本文来源于《北京航空航天大学学报》期刊2014年07期）
李东泽,于登云,马兴瑞[6]（2009）在《不确定载荷下的桁架结构拓扑优化》一文中研究指出对带有不确定扰动载荷的桁架结构拓扑优化问题进行了研究.将不确定载荷表示成有界凸集,从而把不确定性问题转化为一个确定性问题.构造了凸集载荷下以体积为约束的柔度最小化模型,该优化模型的实质是在高维椭球内计算最大柔度最小问题.由于采用传统优化模型存在计算上的困难,对凸集载荷进行了数学处理,并据此构造了半定规划形式的优化模型以便求解.优化结果相对于给定载荷的刚度虽然略低,但对不确定的扰动载荷却具有一定的承载能力.算例表明通过半定规划法构造的考虑扰动载荷作用下的优化结果鲁棒性较佳,结构形式更接近于实际工程结构.(本文来源于《北京航空航天大学学报》期刊2009年10期）
拓扑结构不确定论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在大量工程实际问题中,测量误差、制造水平及环境条件等诸多不确定性因素将导致材料特性、几何参数和所受载荷等不可避免地呈现不确定性。结构可靠性拓扑优化设计将结构可靠性作为约束条件之一,在优化求解过程中有机地融合结构可靠性理论和拓扑优化技术。由于定量地考虑了影响结构性能的各种不确定性因素,从而有效地克服了传统结构优化设计的不足,使得设计结果更趋合理。然而迄今为止,涉及结构可靠性拓扑优化设计的相关研究主要集中在力场,而温度场中基于可靠性的结构拓扑优化设计研究甚少,对此类问题进行研究无疑具有一定的理论意义和工程实用价值。此外,诸如纤维增强类的复合材料通常承受热载荷,随机均匀化热分析对于估算承受热应力复合结构的可靠性很重要。因此,对不确定微观结构特征及其宏观转变的均匀化进行合理描述将有助于非均匀材料性能预测。综上所述,本文的研究内容主要包括以下方面:第一部分研究了稳态热传导结构非概率可靠性拓扑优化设计问题。考虑热传导结构的热物性参数和热载荷均为区间参数,基于区间因子法和区间运算法则,推导出散热弱度均值和离差;建立以单元相对导热系数为设计变量、满足散热弱度非概率可靠性约束的稳态热传导结构优化数学模型,并采用渐进结构优化法进行求解;最后,通过算例验证模型和方法的合理性及有效性。第二部分研究了当热传导结构的热物性参数和热载荷均为随机参数(或者均为模糊参数)时,稳态热传导结构可靠性拓扑优化设计问题。当所有参数均为随机参数时,基于随机因子法和代数综合法,推导出散热弱度的数字特征(均值和均方差);建立以单元相对导热系数为设计变量、满足散热弱度概率可靠性约束的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型,并采用渐进结构优化法求解。当所有参数均为模糊参数时,根据信息熵相等的原则,将模糊参数转换为当量正态随机参数,建立满足散热弱度模糊可靠性约束的稳态热传导结构拓扑优化设计数学模型并进行求解。通过算例验证文中优化数学模型和求解方法的合理性、有效性。第叁部分研究了当热物性参数和热载荷同时为区间参数和随机参数两种不同类型的参数时,稳态热传导结构分别在第一边界条件及第一、二边界条件下的概率-非概率混合可靠性拓扑优化设计问题。基于区间因子法和随机因子法推导散热弱度的函数关系式;建立满足散热弱度概率-非概率混合可靠性约束的稳态热传导结构拓扑优化设计数学模型并采用渐进结构优化法求解。同时,为进行对比,根据3s准则将区间参数转化为随机参数,将随机-区间混合参数结构转化为随机参数结构,建立满足散热弱度概率可靠性约束的稳态热传导结构拓扑优化设计数学模型并求解。最后,通过算例验证文中模型和方法的合理性、有效性并对两种模型的结果进行比较、分析。第四部分分别研究了同时具有随机-区间-模糊混合参数的平面连续体在结构应变能(或应力)约束下的拓扑优化设计问题。考虑结构的材料物理参数、外部载荷及结构许用应变能(或许用应力)同时为区间、随机或模糊叁种不同类型的参数,首先利用信息熵转化法将模糊参数转换为等价的正态分布随机参数;以随机参数和区间参数共存时的混合可靠性指标来衡量结构可靠性;建立以单元材料有无为设计变量,结构体积极小化为目标函数,满足应变能(或应力)混合可靠性约束的平面连续体结构拓扑优化数学模型,并采用渐进结构优化法求解。最后,通过算例验证文中模型及方法的合理性和有效性。第五部分结合等效夹杂法和随机因子法研究了单向纤维叁维复合材料有效热特性的随机均匀化分析问题。充分考虑微观结构形态和组成材料特性的随机性及参数之间的相关性,推导单向纤维增强复合材料随机有效热性质(如热膨胀系数)及其相关性,通过比较随机因子法和蒙特卡罗法的结果说明微观结构参数的随机性和相关性对随机均匀化结果的影响,并得出一些重要结论。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
拓扑结构不确定论文参考文献
[1].陈宁.结构—声场耦合系统的不确定数值分析与拓扑优化[D].湖南大学.2017
[2].尤芳.不确定结构的拓扑优化设计及分析[D].西安电子科技大学.2016
[3].乔升访,周克民.基于类桁架材料模型的不确定荷载下结构拓扑优化[J].工程力学.2016
[4].乔升访,周克民.不确定荷载下类桁架结构拓扑优化分析[J].力学季刊.2015
[5].赵军鹏,王春洁.载荷不确定条件下的结构拓扑优化算法[J].北京航空航天大学学报.2014
[6].李东泽,于登云,马兴瑞.不确定载荷下的桁架结构拓扑优化[J].北京航空航天大学学报.2009
标签：结构-声场耦合系统; 有限元法; p-box模型; 随机与区间混合不确定模型;