导读:本文包含了结构与材料协同优化论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:复合材料,汽车防撞梁,协同优化,Matlab
结构与材料协同优化论文文献综述
臧杰[1]（2018）在《FRP汽车防撞梁的材料/结构协同优化》一文中研究指出被动安全作为汽车安全性能提高的一种重要影响因素,一直是国内外研究的热点,对汽车工业的可持续发展有着至关重要的作用。汽车防撞梁作为汽车车身碰撞中首先受到撞击的部分,其的轻量化与耐撞性研究的重要性不言而喻。轻量化材料是实现汽车轻量化的重要途径之一,其中纤维增强复合材料作为新型材料,因其比强度高、比模量大、密度低等优异性能,在航空航天、车辆工程等领域得到广泛应用。本文以汽车防撞梁作为研究对象,以复合材料基本力学基础、碰撞仿真分析理论基础和复合材料优化设计方法为理论,运用Matlab软件与Ansys软件结合,实现二次开发,基于国内GB17354-1998低速碰撞标准,将碳纤维树脂基材料(T300/YPH209)应用于防撞梁的结构设计中,并作出如下研究:(1)根据现有的遗传算法理论,提出一种改进的自适应遗传算法调节公式,同时考虑到父代种群中适应度均值与个体适应度的关系,迭代次数与最大交叉、最大变异概率之间的关系,结合二维Rasrtigrin测试函数对改进后的自适应遗传算法进行性能测试。(2)以某车型复合材料汽车防撞梁为原型,提出一种考虑结构与材料两个层面的影响,实现防撞梁结构/材料双尺度协同优化方法,并模拟均布载荷下,防撞梁的优化分析。根据仿真结果得到:协同优化后,在满足层合板铺层准则和材料强度前提下,防撞梁的强度比升幅为81.41%,前端面上的最大Von Mises应力降幅为56.4%。优化结果达到预期效果,所提出的优化设计方法解决传统优化仅考虑单一层面导致优化结果并非整个设计空间最优解的问题。(3)依据国内GB17354-1998碰撞标准,对防撞梁进行低速碰撞工况下有限元分析,以防撞梁结构参数与材料参数为设计变量,以最大截面力、碰撞最大减速度、防撞梁质量为约束条件,以吸能值最大为优化目标建立单目标碰撞性能优化问题,并通过上述的改进的自适应遗传算法对优化问题进行优化求解,得到整个设计空间内最优设计方案。(本文来源于《江苏理工学院》期刊2018-06-30）
吴雨潇,王璠[2]（2017）在《复合材料层合面层蜂窝夹芯结构的协同优化》一文中研究指出在两个约束条件的前提下,建立了以结构最小重量为目标函数的单一面层和复合材料层合面层的蜂窝夹芯结构优化设计模型,应用拉格朗日乘数法进行求解。在保证蜂窝夹芯结构性能所需的刚度条件相同的情况下,从宏观和细观两方面对单一面层和层合面层的蜂窝夹芯结构进行了协同优化设计,给出了复合材料层合面层夹芯结构的重量与芯层厚度和层合面层的铺层角度之间的关系,并求出最优解。应用ANSYS软件中对复合材料面层蜂窝夹芯结构进行了优化设计。(本文来源于《第叁届中国国际复合材料科技大会摘要集-分会场31-35》期刊2017-10-21）
王传青[3]（2016）在《白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计》一文中研究指出随着汽车保有量的快速增长,能源过度消耗、环境污染等一系列社会问题随之出现。汽车轻量化是减少能源消耗和污染物排放的重要途径。白车身质量占汽车总质量的30%~40%,制造成本约占整车成本的60%,空载情况下大约70%的燃油被白车身消耗。因此白车身轻量化是汽车轻量化重要的组成部分。正面碰撞无论是发生率还是人员受到伤害和死亡率都较高,正碰被动安全性能是汽车最重要的性能之一。白车身前端结构质量大约为白车身整体质量的30%,吸能量大约为白车身总体吸能量的80%,白车身前端质量对正碰安全性具有非常重要的作用。因此专门针对白车身前端结构的轻量化优化设计显得更加重要。白车身前端结构轻量化设计是一项多参数、多约束系统的复杂工程,涉及到动、静态刚度、NVH、耐撞性和制造成本等多项性能指标。本文基于现有的白车身有限元模型,利用SFE-CONCEPT软件建立了隐式参数化的白车身前端结构模型,并与白车身后端有限元模型耦合在一起。以白车身耦合为基准,在保证白车身静态弯扭刚度、一阶扭转、弯曲模态频率、正面100%碰撞安全性不明显降低和制造成本不显着增加的前提下,综合考虑部件的材料、厚度、断面形状、部件曲率等设计因素对白车身前端进行结构-材料-性能一体化轻量化多目标优化设计。本文主要开展了以下几个方面的研究内容并得出了相关结论:(1)仿真分析白车身有限元模型的静态弯扭刚度、低阶模态,通过与试验结果对比验证白车身有限元模型在静态弯扭刚度、低阶模态性能方面满足建立参数化白车身前端的要求。再将白车身有限元模型与底盘、发动机等有限元模型连接在一起,并进行相关设置,按照新车评价程序(C-NCAP)进行100%正碰、侧碰安全性仿真分析,通过与试验结果对比验证白车身有限元模型在正碰安全性方面满足建立参数化白车身前端的要求。(2)以白车身有限元模型为基准,用隐式参数化建模方法创建白车身前端结构参数化模型,并将其与白车身后端有限元模型连接在一起构成白车身耦合模型。在耦合模型的基础上进行静态弯扭刚度、低阶模态和正碰、侧碰安全性仿真分析。随后将相关性能与有限元模型的性能进行对比从而验证耦合模型的有效性。(3)采用近似模型优化方法对白车身耦合模型的参数化前端结构进行一体化轻量化多目标优化设计,为了减少进行试验优化设计(DOE)过程中大量的重复工作,本文采用模块化方法。根据模块化分类原则将参数化白车身前端、白车身后端有限元模型分别设置为单独的子模块。试验设计中对白车身静态弯扭刚度、低阶模态和正碰安全性仿真分析时,通过改变参数化白车身前端结构,再结合各自的子模块文件,可方便的运行试验设计样本点。(4)在对白车身耦合模型的参数化前端进行一体化轻量化多目标优化设计时,合理的选取设计变量可以减少计算工作量,提高优化效率。因此本文分析常用筛选变量方法之间的联系与区别,在此基础上提出综合灵敏度分析方法,并证实该方法具有较高的优化效率。利用该方法从23个初始设计变量中筛选出14个设计变量。以筛选出的14个设计变量为基准构建二阶响应面(Quadratic Response Surface Methodology,QRSM)、克里格(Kriging)和径向基神经网络(Radial Basis Functions Neural Network,RBF)叁种常用的近似模型,在第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的基础上计算出各性能响应,并比较响应与仿真响应之间的相对误差,结果表明Kriging近似模型得到的响应误差最小。(5)为进一步提高耦合模型的参数化前端减重效果,将前防撞梁、吸能盒的钢质材料替换为铝合金。材料替换后对前防撞梁、吸能盒进行拓扑优化并得到相应的主断面结构。随后在SFE-CONCEPT软件中建立前防撞梁、吸能盒的参数化模型,并与参数化白车身前端其他部件连接在一起,构成多种材料的参数化白车身前端模型,铝合金吸能盒与钢质前纵梁之间通过带螺栓的法兰盘实现连接。为得到前防撞梁、吸能盒和法兰盘的尺寸、厚度、材料参数,本文在筛选出的14个设计变量基础上增加表征铝合金前防撞梁等部件尺寸、厚度、材料的12个设计变量。同时本文还提出计算车身部件材料成本的方法,考虑车身前端在一体化轻量化多目标优化设计时带来的材料成本变化。(6)选用Kriging近似模型优化方法对耦合模型的参数化前端进行一体化轻量化多目标优化设计,优化中以前端质量最小、白车身静态扭转刚度最大和材料成本最低为目标,同时约束白车身静态弯曲刚度,一阶扭转、弯曲模态频率和正面100%碰撞安全性能不明显降低,综合考虑部件厚度、断面形状、曲率、不同材料的26个设计变量,利用NSGA-Ⅱ算法在设计空间搜索优化妥协解集。以质量最小的妥协解为参数化前端模型一体化轻量化优化的设计方案,对该方案仿真分析后发现,白车身前端质量减少5.81Kg,减重率达7.01%,且白车身静态弯扭刚度、低阶模态和正碰安全性能没有明显变化,材料成本仅增加3.30%。另外经仿真分析表明优化后的白车身前端对侧碰安全性能也几乎没有影响。(本文来源于《吉林大学》期刊2016-06-01）
吴雨潇[4]（2014）在《复合材料层合面层蜂窝夹芯结构的协同优化》一文中研究指出夹芯结构满足了航天航空和高铁等现代高科技领域中对于比强度高、比刚度高和减重材料的要求，在这些领域中被广泛使用。通过宏观和细观两方面对复合材料夹芯结构进行协同优化设计来实现结构的轻量化，给进一步节约能源与材料提供了可能性。本文研究了复合材料层合面层蜂窝夹芯结构的协同优化问题。首先对夹芯结构及结构优化理论的国内外研究进行了回顾，给出了六角形蜂窝夹芯结构的共、异面性能和等效密度。推导了考虑伸缩、剪切和弯曲变形的六角形夹芯材料的面内等效系数的表达式。利用已有的实验结果使本文蜂窝结构的面内等效弹性系数公式的准确性得到了证明，求出不同的参数对面内等效弹性系数的影响规律，建立了反对称斜交铺层复合材料层合面层的等效弯曲弹性参数的计算公式。在叁种夹芯结构等效理论的基础上，推导了单一面层蜂窝夹芯结构的宏观刚度表达式和薄面板正交异性夹芯板的弯曲刚度，给出结构的相关等效系数。在两个约束条件的前提下，建立了以结构最小重量为目标函数的单一面层和复合材料层合面层的蜂窝夹芯结构优化设计模型，并使用拉格朗日乘数法来分析简答。在保证蜂窝夹芯结构性能所需的刚度条件相同的情况下，对比单一面层和复合材料层合面层的蜂窝夹芯结构的最优重量。同时，从宏观和细观两方面对单一面层和层合面层的蜂窝夹芯结构进行了协同优化设计，给出了复合材料层合面层夹芯结构的重量与芯层厚度和层合面层的铺层角度之间的关系，并求出最优解。最后，在ANSYS软件中对蜂窝夹芯结构进行优化设计。(本文来源于《暨南大学》期刊2014-06-30）
徐斌,谢亿民,姜节胜[5]（2013）在《周期微结构材料的力学和电磁特性协同拓扑优化》一文中研究指出考虑微观层次复合材料中不同性质材料的的随机分布特性,利用随机形态描述函数产生不同混合比下的材料细观结构,基于渐进展开均匀化方法分析其等效弹性模量、介电常数和磁导率的均方值和离差,以此为基础进行周期微结构材料介观层次的力学和电磁特性的协同拓扑优化,多目标函数采用归一化和权重法转化为单目标函数,利用伴随变量法进行其灵敏度分析,基于灵敏度数(本文来源于《中国力学大会——2013论文摘要集》期刊2013-08-19）
高彤,张卫红[6]（2013）在《纤维增强复合材料铺层角选择与结构布局协同优化》一文中研究指出提出一种二值编码参数化(BCP)方法进行对多相材料整体柔顺度最小化和自然频率最大化的拓扑问题进行优化设计。BCP方法采用一组取值为1/-1的唯一编码识别每一种离散的材料相;利用一组连续变量实现离散的多相材料拓扑优化问题的连续化,引入指数惩罚促使设计变量收敛到1/-1。提出适用于BCP方法的体积约束处理策略,建立相应的设计变量初始值赋值策略,保证每一相材料具有完全相等的初始权重,同时确保优化问题初(本文来源于《中国力学大会——2013论文摘要集》期刊2013-08-19）
冯玉龙,程家林,姚卫星[7]（2013）在《复合材料加筋板结构的并行空间协同优化设计方法》一文中研究指出提出了使用并行子空间协同优化设计方法对复合材料加筋板结构的布局参数和铺层顺序进行协同优化。该方法分为3步:(1)以筋条型式、数量、尺寸和铺层厚度为变量,考虑静强度和稳定性要求,建立3个并行的子优化问题,实现了布局优化;(2)以层合板的各铺层角作为设计变量,考虑层合板的制造和工艺约束,以等效弯曲刚度为中间变量,实现了复合材料加筋板的蒙皮和筋条的铺层顺序优化;(3)通过协调稳定性约束,实现综合优化。本文完成了一个典型算例,算例结果表明,该方法不仅合理而且有很好的优化效果。(本文来源于《南京航空航天大学学报》期刊2013年03期）
吴莉莉,姚卫星[8]（2011）在《复合材料加筋板结构的二级协同优化设计方法》一文中研究指出针对复合材料加筋板结构的布局和铺层优化问题,发展了一种二级优化设计技术。第一级采用基于近似模型技术的布局优化方法,以筋条形式、个数、截面形状和铺层厚度作为设计变量,以结构质量最轻为目标函数,实现加筋板结构布局形式和截面尺寸的布局优化;第二级借助于等效弯曲刚度法和遗传算法,考虑层合板的制造和工艺约束,以层合板的各铺层角作为设计变量,以层合板弯曲刚度系数与上一级优化所给最优弯曲刚度系数之间的误差最小为目标,实现了复合材料加筋板在固定铺层层数下的铺层顺序优化;在二级优化的基础上,通过协调稳定性约束,实现综合优化。算例表明:采用二级优化设计方法,可以很好地实现复合材料加筋板的布局优化设计。(本文来源于《南京航空航天大学学报》期刊2011年05期）
刘岭,阎军,程耿东[9]（2008）在《考虑均一微结构的结构/材料两级协同优化》一文中研究指出以结构最小柔顺性为目标,提出了考虑均一微结构的结构/材料两级协同优化方法。出于制造考虑,假设了材料微结构在宏观上具有相同的构形。为实现拓扑优化,本方法在两个尺度上独立定义了单元密度作为设计变量,分别引入了SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)和PAMP(Porous Anisotropic Material with Penalization)方法对密度进行惩罚,并且采用了周长约束控制微结构拓扑的复杂度。借助均匀化方法建立了结构和材料之间的联系,从而将两个尺度上的设计纳入到一个优化模型中,实现了协同求解。数值算例验证了本方法的有效性和正确性,讨论了各参数的影响,优化结果体现了类桁架材料的优越性。(本文来源于《计算力学学报》期刊2008年01期）
阎军[10]（2007）在《超轻金属结构与材料性能多尺度分析与协同优化设计》一文中研究指出结构物的轻量化设计对于降低产品生产和使用成本、减少长期服役能耗、提高产品性能都具有重要的意义，随着当代能源与资源的短缺及竞争的加剧，轻量化设计受到各方的关注。而随着制备工艺的成熟，超轻金属多孔材料(点阵类桁架材料、线性金属蜂窝材料、泡沫金属)越来越多的应用于工程实践，其卓越的比刚度、比强度及多孔连通性使其成为新一代轻质多功能的结构功能材料。本论文围绕微结构具有周期性排布特点的超轻金属多孔材料，针对结构与材料性能分析方法与协同优化设计两方面展开了一系列的研究工作。具体内容如下：1．描述并实现了适用于类桁架点阵材料等效性能预测的均匀化方法及列式：研究了基于Dirichlet型、Neumann型及周期性边界条件下的代表体元法预测类桁架点阵材料等效弹性模量方法；对代表体元法所预测的弹性性能随参与计算的单胞个数n变化而变化的尺寸效应进行了研究，指出Neumman边界条件下的单胞边界变形协调性或者Dilichlet边界条件下的边界节点力的平衡性，是产生上述尺寸效应的本质原因，也可以作为判断是否产生尺寸效应的简单判据。开展了基于均匀化理论的2D桁架材料极值剪切性能的形状优化研究，并对其中出现的奇异现象进行了分析。(第二章)2．利用数值模拟，定量地对比了将LCAs(一种重要的类桁架点阵材料)材料等效为经典的柯西介质与微极连续体等效介质的计算精度，发现由柯西介质模型计算得到的位移和应力都存在较大的误差，具有非局部本构的微极连续体等效模型是较为合理的选择。基于能量法等效分析的结果提出了一种映射计算单胞构件微观应力的快速算法。将具有正方形单胞的LCAs材料等效为微极连续介质，运用拓扑优化思想，以反映材料宏观特性的材料相对密度ρ和微观特性的微单胞孔径L为设计变量，进行结构应力优化。并对经典的小孔应力集中算例，分别以最小化孔边应力、结构最大应力最小、最小化孔边应力与材料屈服强度比值为目标，给出了结构与材料一体化协同设计结果，同时探讨了材料铺角对优化结果的影响；最后根据连续体等效介质模型优化的结果，建立了细致的刚架模型，通过离散建模计算验证了本文方法的有效性。(第叁章)3．针对可以通过基本设计模块周期性拼装而成的结构，研究了此类结构和模块协同优化设计的方法和模型，同时考察了基本设计模块的绝对尺寸对优化结果的影响。通过在结构和设计模块两个层次上分别引入独立的密度变量，实现了基于最优设计模块拼装的宏微观协同优化设计，采用拓扑优化技术和子结构分析方法，探讨了此种情况下最优的设计模块构形以及这种模块在结构尺度上的最优分布。(第四章)4．基于可制造性考虑，研究了由宏观上均匀的多孔材料制成的结构与材料协同优化设计问题。待设计的结构受到给定的外力和温度载荷作用，优化设计旨在给定允许使用的材料体积约束下，设计宏观结构的拓扑及多孔材料的微结构，使得结构柔度最小。建立了一种宏观结构与微观单胞构型协同优化设计的模型和方法，在此方法中，我们引入宏观密度和微观密度两类设计变量，在微观层次上采用带惩罚的实心各向同性材料法(SIMP：Solid Isotropic Material with Penalty)，在宏观层次上采用带惩罚的多孔各向异性材料法(PAMP：Porous Anisotropic Material with penalty)，借助均匀化方法建立两个层次间的联系，通过优化方法自动确定实体材料在结构与材料两个层次上的分配，得到优化设计。讨论了温度变化、材料体积及计算参数对优化结果的影响。研究结果表明只有机械载荷作用时，基于柔顺性指标的最优微单胞构形往往是各向同性的实体材料；而同时考虑热和机械载荷时，采用多孔材料可以降低结构柔顺性。(第五章)5．针对工程中常见的旋转对称结构，将它划分为有限个基本设计模块，而在设计模块内应用基于均匀化方法的结构与材料协同设计优化设计策略，对同时作用有集中力与离心力的旋转对称结构，给出了最优的模块构型以及构成这种模块的材料的最优微结构形式。研究了给定材料用量、不同载荷组合以及非可设计域对协同优化结果的影响，发现当同时作用有离心力与集中力时，多孔材料可以有效的提高系统刚度。(第六章)(本文来源于《大连理工大学》期刊2007-04-19）
结构与材料协同优化论文开题报告
（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：
在两个约束条件的前提下,建立了以结构最小重量为目标函数的单一面层和复合材料层合面层的蜂窝夹芯结构优化设计模型,应用拉格朗日乘数法进行求解。在保证蜂窝夹芯结构性能所需的刚度条件相同的情况下,从宏观和细观两方面对单一面层和层合面层的蜂窝夹芯结构进行了协同优化设计,给出了复合材料层合面层夹芯结构的重量与芯层厚度和层合面层的铺层角度之间的关系,并求出最优解。应用ANSYS软件中对复合材料面层蜂窝夹芯结构进行了优化设计。
（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。
结构与材料协同优化论文参考文献
[1].臧杰.FRP汽车防撞梁的材料/结构协同优化[D].江苏理工学院.2018
[2].吴雨潇,王璠.复合材料层合面层蜂窝夹芯结构的协同优化[C].第叁届中国国际复合材料科技大会摘要集-分会场31-35.2017
[3].王传青.白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D].吉林大学.2016
[4].吴雨潇.复合材料层合面层蜂窝夹芯结构的协同优化[D].暨南大学.2014
[5].徐斌,谢亿民,姜节胜.周期微结构材料的力学和电磁特性协同拓扑优化[C].中国力学大会——2013论文摘要集.2013
[6].高彤,张卫红.纤维增强复合材料铺层角选择与结构布局协同优化[C].中国力学大会——2013论文摘要集.2013
[7].冯玉龙,程家林,姚卫星.复合材料加筋板结构的并行空间协同优化设计方法[J].南京航空航天大学学报.2013
[8].吴莉莉,姚卫星.复合材料加筋板结构的二级协同优化设计方法[J].南京航空航天大学学报.2011
[9].刘岭,阎军,程耿东.考虑均一微结构的结构/材料两级协同优化[J].计算力学学报.2008
[10].阎军.超轻金属结构与材料性能多尺度分析与协同优化设计[D].大连理工大学.2007