导读:本文包含了形状拓扑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:光子晶体,拓扑优化,光子晶体波导,形状优化
形状拓扑优化论文文献综述
王鑫[1]（2018）在《电磁超材料的形状与拓扑优化设计》一文中研究指出光子晶体因为具有光子带隙的性质,使我们可以在波长尺度范围控制和引导电磁波,其在集成光学领域的潜在应用价值不可估量。本文的主要内容包括对二维光子晶体微结构进行拓扑优化设计以及对二维光子晶体波导进行形状优化设计。1、建立了二维光子晶体能带结构的有限元模型,基于MATLAB编写了相应的计算程序,并与COMSOL的计算结果进行对比,验证了程序的正确性。同样我们也建立了二维光子晶体波导的有限元模型,利用COMSOL进行数值计算,通过与已有文献中的结果对比,验证了计算结果的正确性。2、以最大化光子带隙、完全光子带隙为设计目标,利用遗传算法对二维四方对称晶格光子晶体进行了拓扑优化设计。通过数值计算,我们分别给出了TM和TE模式下优化的前10阶光子带隙对应的光子晶体单胞拓扑构型,优化的光子带隙均为目前所报道过的最好结果。同时我们也得到了一些新颖的具有较大完全光子带隙的光子晶体单胞拓扑构型。3、采用多个超椭圆来构建二维光子晶体波导弯头区域附近多个单胞中介质柱的形状,利用遗传算法寻找这些超椭圆的最优参数,从而实现光子晶体波导的能量传输效率最大化。本文以二维光子晶体L型和T型波导为例,设计出在不同工作频率下的优化结构。相比于传统的二维光子晶体波导,所优化结构均有效地提升了光子晶体波导的能量传输效率。且设计的结构具有光滑的边界,易于加工与制造。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-05-01）
李雪平,李栋泓,魏鹏,苏成[2]（2017）在《非平稳随机地震响应约束下的桁架结构形状与拓扑优化》一文中研究指出基于时域显式方法,针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度,并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数,以水平向及竖向地震作用下位移方差为约束条件的优化模型。通过数值算例说明桁架在非平稳随机地震作用下进行动力优化的可行性以及该方法的有效性。(本文来源于《振动与冲击》期刊2017年09期）
高上地,陈静,卢骏锋,程远胜[3]（2017）在《内压下矩形耐压舱角隅结构形状和拓扑优化设计》一文中研究指出为解决内压下矩形耐压舱角隅结构应力集中的问题,提出了角隅结构形状优化和拓扑优化的数学模型。采用子模型技术对结构进行精细化静强度应力分析,以角隅边界形状的变化作为设计变量,极小化角隅结构的应力,得到的最佳角隅形状为弧形。在此基础上,极小化角隅结构的应力,对耐压舱角隅肘板进行拓扑优化设计,寻求肘板材料的最优分布和管路铺设的空间,得到了具有内部圆形开孔和去掉叁角形尖角的新型肘板结构。弧形角隅形状和开孔新型式的肘板有效地降低了角隅结构的应力集中。建议的方法可为类似结构的优化设计提供参考。(本文来源于《中国造船》期刊2017年01期）
赵林英[4]（2017）在《基于固定网格的形状/拓扑优化新方法研究》一文中研究指出形状优化与拓扑优化是结构优化设计中的两个重要方法,能够帮助工程人员设计出要求苛刻、品质优良、性能卓越的创新结构形式。然而,传统基于有限单元法的结构优化方法还存在一系列问题,如优化过程需要网格频繁刷新,优化结果出现灰度单元、网格依赖性等,这在客观上限制了结构优化技术的发展。本文致力于研究固定网格下的形状/拓扑优化新方法,将先进的B样条有限胞元分析方法和精确描述边界的水平集方法相结合,发展了新型的结构高效分析和形状/拓扑优化框架,提高了结构优化设计技术的便利性和有效性。主要的研究内容有叁方面:(1)提出了能够精确施加Dirichlet边界条件的加权B样条有限胞元法。在基于固定网格的有限胞元法中,结构边界一般不与网格节点重合,因而不能像有限元方法那样直接简便的施加边界条件。本文提出利用两个隐式水平集函数(权函数和边界值函数)来修改传统的近似场函数插值形式,使之能够精确满足预设的齐次或非齐次Dirichlet边界条件,并利用变分原理推导了新的平衡方程,对两个隐式函数的建模方法和构造方式进行了详细讨论,通过静力学和热弹性耦合中的典型算例验证了方法的可行性和有效性。(2)研究了包含可变边界条件的形状/拓扑优化方法。基于加权B样条有限胞元法,将设计变量引入到精确描述Dirichlet边界的权函数中,由于权函数可将近似场函数在Dirichlet边界处强制修正为0,因此权函数中设计变量的自由变化就能实现Dirichlet边界条件的灵活设计。在这样的思路下,本文对齐次边界条件(结构支撑位置)相关的灵敏度分析进行了研究,并借助于梯度优化算法,实现了结构与支撑位置的协同优化设计。(3)提出了基于封闭B样条特征的新型拓扑优化方法。本文利用封闭B样条曲线来表示结构中自由变化的孔洞,通过其移动、变形、融合、缩小和膨胀等行为来实现结构的拓扑布局演变。它的参数化形式可以用来方便地定义设计变量,隐式形式可以用来进行水平集建模,能与有限胞元法进行完美的结合。数值算例研究表明,这种基于封闭B样条特征的拓扑优化方法可以实现类似形状优化过程的拓扑优化设计,同时还能有效地降低设计变量的数目、产生光滑的结构边界、避免中间密度单元的出现。(本文来源于《西北工业大学》期刊2017-03-01）
李栋泓[5]（2016）在《非平稳随机地震下桁架结构形状与拓扑优化》一文中研究指出由于大部分工程结构设计周期内会不可避免地受到随机荷载的作用,如地震、台风和海浪等的作用。因此,在结构优化设计中考虑这类荷载的作用是很有必要的。而近年来,由于时域显式法在求解随机响应问题上表现为快速高效、计算精度高等优点而被越来越多的学者所研究和应用。本文的主要研究目标是探讨基于时域显式法的随机响应灵敏度分析的方法,结合有效的优化算法将其应用于桁架结构的形状及拓扑优化的问题中。研究表明该方法的可行性及实用性良好且具有广阔的应用前景。以下是本文的具体研究内容:首先,基于时域显式法的思路,采用两种不同的积分格式推导了随机响应灵敏度的时域表达式。通过分析积分时间步长对这两种积分格式的计算精度及效率的影响,为随机响应灵敏度分析方法的选择提供了一个参考标准。其次,采用随机响应灵敏度的时域法与全局收敛的移动渐近线方法相结合,研究了非平稳随机地震下位移约束的桁架优化问题。通过数值算例说明该方法的可行性及实用性,并对优化后的结果进行分析。结果表明该方法既起到了减小结构的振动,又能使结构用料降低的目的,体现了工程应用的价值。接着,在研究时域法和时域显式法的效率区别上,采用更实用更高效的基于脉冲响应函数的时域显式法来求解随机响应的灵敏度,并用于处理桁架结构在位移与应力同时约束下的优化问题。通过数值算例说明该方法的有效性及实用性,并对其计算效率与优化效果进行总结分析。最终,也将该方法推广应用于空间桁架结构的优化算例中。最后,对本文的全部内容进行总结,并对今后的研究发展方向进行展望。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-06-16）
孟益平,李博,黄俊旗,王洪斌[6]（2015）在《基于拓扑优化和形状优化技术的新型防爆密闭门结构设计》一文中研究指出文章运用基于变密度法的拓扑优化技术和形状优化技术,结合工程设计经验,在现有防爆密闭门的基础上,设计开发了新型防爆密闭门。新型防爆密闭门在抗爆炸冲击性能不减弱的前提下,主体结构质量减小了14%。文章还提供了一套典型的优化设计技术指导产品结构设计的正向开发流程和经典案例,可对其他产品的正向开发、结构优化设计起指导作用。(本文来源于《合肥工业大学学报(自然科学版)》期刊2015年08期）
李博[7]（2015）在《基于拓扑优化和形状优化技术的新型防爆密闭门结构设计》一文中研究指出防爆密闭门作为煤矿井下紧急避险系统的关键部件,有着很高的质量要求。拓扑优化技术和形状优化技术,是CAE优化技术中应用最为广泛的两种优化技术。CAE优化技术虽然提出较早,但在国内很少被应用在产品的结构设计过程中。本文针对某企业设计开发的矿用防爆密闭门,依据《煤矿可移动式硬体救生舱通用技术条件》中对数值模拟分析的要求,得出防爆密闭门表面所受最大冲击波压力载荷为0.6MPa,作用时间为300ms。在此工况下,利用ANSYS/LS-DYNA软件,对其抗爆炸冲击性能进行数值模拟分析。本文定量分析了防爆密闭门的强度、刚度、密封性和导热性。因产品原始设计结构的抗冲击性能不能达到标准要求,故需对其进行结构设计优化,从而使其性能指标达到标准要求。本文运用了两种结构设计优化方法,分别对防爆密闭门原始结构进行优化设计,即：(1)基于传统设计经验的结构设计优化(2)基于CAE优化技术的结构设计优化由以上两种结构设计优化方案,得到了两种不同设计结构的防爆密闭门。对这两种不同设计结构的防爆密闭门进行结构对比,并分别对其进行数值模拟分析,可得：(1)基于不同结构设计优化方案得到的两种防爆密闭门,其抗冲击性能均能达到标准要求,产品质量均安全可靠。(2)基于CAE优化技术设计得到的新型防爆密闭门门体质量比基于传统设计经验优化得到的防爆密闭门门体质量减小了14%,产品成本大幅降低,减重成果明显。由此可得本文撰写的两个结论：(1)CAE优化技术的广泛应用,可加速国内的产品设计开发由逆向设计开发转变为正向设计开发,并且设计开发的过程与结果都是高效与准确的。(2)本文提供了一套典型的优化设计技术指导产品结构设计的正向开发流程和经典案例,可对其他产品的正向开发、结构优化设计起思路指导和方法借鉴的作用。(本文来源于《合肥工业大学》期刊2015-04-01）
邵勇[8]（2014）在《复杂形状叶片精密成形的预锻形状拓扑优化算法研究》一文中研究指出航空叶片有着复杂的外形形状、严格的尺寸精度以及力学性能要求,热模锻成形一直是其主要的制坯方式。叶片锻造工艺复杂,毛坯通常需经多道次变形工步,逐渐接近最终形状而成形。其中,预锻工序―承上启下‖,合理的预成形形状是保证锻件成形质量的关键。因此,深入研究锻件预成形设计方法,对提高材料利用率、改善锻件成形质量、简化后期加工工序以及降低模具磨损与锻造能耗等,具有重要的现实意义。本文以复杂航空叶片精密锻造预成形优化设计为主要研究内容,探索针对大变形问题的拓扑优化方法以实现对叁维复杂形状叶片锻造预成形形状的优化设计。复杂形状叁维预成形优化设计的核心问题是如何处理设计变量的具体形式以简化优化模型,提高整个优化系统的运行效率和可操作性。目前的预成形优化设计方法通常以表征模型外形控制点或型值点的空间坐标为设计变量,对其在取值范围内连续寻优,直到目标函数收敛至阈值或满足终止条件。复杂的空间模型形状优化往往需要足够多的设计变量来描述外形细节,进而获得较为理想的优化结果。然而,随着优化设计变量的维度以及数量的增多,计算量也将急剧增加,过高的硬件条件要求往往导致优化过程难以实施,这是造成预成形优化在复杂形状设计领域难以开展的主要原因。在连续体结构优化设计领域,拓扑优化方法得到了快速发展,该类方法的设计思想是将整个实体离散成空间网格,在结构进化过程中,通过动态增删这些空间网格来逐渐改变拓扑构形并最终获得满足目标函数要求的结构设计。拓扑网格在整个优化空间中的运动自由度为零,相比于以自由节点形式的设计变量,优化建模的难度大大降低,整个算法实现过程清晰可行。本文借鉴了拓扑优化思想并结合金属体积成形的特点,通过理论建模、数值模拟和实验研究相结合,探索出了基于拓扑优化的复杂形状体积成形预成形设计的新方法,建立了包括“实体模型拓扑化、几何外形近似与重构、有限元成形模拟、数据跟踪处理、拓扑单元动态增删操作、拓扑模型进化”等过程在内的锻造预成形拓扑优化设计平台,成功实现了对平面应变叶片型面二维模型、轴对称盘形锻件二维模型以及复杂叶片叁维模型的预成形外形的优化设计。本文的主要研究成果及结论如下:(1)设计出多种满足不同优化目标、面向大变形问题拓扑优化的单元退化/再生准则,探讨了网格依赖性、单元处理速度与最终预成形形状之间的关系,构造了动态的单元处理方法,实现了优化精度与效率的综合提高。(2)针对大变形成形数值模拟过程中普遍存在的网格重划分以及单元细化问题,建立了最终有限元变形单元的状态变量在拓扑构形单元上的映射关系,开发了高精度的单元数据插值算法。(3)针对离散且不规则的拓扑构形需要转换成可用于有限元模拟几何模型的问题,研究并实现了面向叁维复杂拓扑模型的表面逼近与光顺算法。(4)编写优化程序,整合了所有算法及过程模块,实现了与DEFORM等有限元仿真软件的对接,开发了复杂锻造预成形拓扑优化设计平台。利用该平台对复杂叶片的预成形形状进行了优化设计,实现了优化过程的系统性、可靠性运行并具有较高的优化效率。(5)通过叶片锻造实验,对所优化的预成形模型进行了验证,结果表明:拓扑优化方法能够较好的实现对大变形条件下复杂预成形形状的优化设计,总体的设计结果较为理想。相比于其它优化方法,拓扑优化方法表形出来以下特点:没有设计变量数量上的严格限制,每次迭代均可较好的反映外形进化的细节。动态的单元增删数量设计,可有效控制预成形模型的进化速度与程度。初始毛坯外形对最终优化结果影响相对较小,模型可实现双向进化,优化设计系统具有较高的优化精度和优化效率。在对平面应变模型、轴对称模型、复杂叁维空间模型的优化过程中,所开发的系统均给出了较为理想的优化结果。优化后的预成形形状在充满模腔的前提下,普遍飞边比较均匀且减小;开发的基于应变均匀的单元增删准则可有效提高金属的流动均匀性,降低变形抗力,减小成形载荷,有利于改善锻件的组织和性能。叶片锻造实验验证了复杂叶片预成形形状优化设计结果的准确性。(本文来源于《上海交通大学》期刊2014-11-01）
夏鸿建,张继伟,陈新度[9]（2014）在《面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化》一文中研究指出针对当前连续体结构优化所面临的有限元模型与CAD模型转换困难,产品设计意图和结构工艺在优化过程中难以保持等问题,研究了面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化方法。通过分析CAD几何表达和CAE网格划分特点,采用欧拉网格和扩展有限元法,建立面向结构优化的CAD/CAE模型融合机制;而后基于连续体物质导数,推导了CAD直接建模操作敏度,驱动CAD实体模型进行结构形状与拓扑优化。在此基础上,针对操作敏度量纲不一致问题,采用速度场均匀化方法,修正操作敏度,以提高优化收敛效率。通过叁维CAD实体模型结构优化实例,验证了上述方法的可行性和求解效率。(本文来源于《机械工程学报》期刊2014年23期）
蔡守宇,张卫红,朱继宏,高彤[10]（2014）在《固定网格下应力相关形状/拓扑优化设计方法》一文中研究指出本文结合B样条有限胞元法和水平集隐式函数提出了一种高效灵活的能在固定网格下精确考虑应力约束的结构形状/拓扑优化设计方法。有限胞元法将待分析的复杂结构嵌入到规则的扩展区域中,进而采用固定网格和自适应积分策略对其力学性能进行高精度的分析。高阶光滑的B样条插值函数不仅能带来高阶收敛的分析特性,还能保证所得到的应力等与待求场函数导数相关的物理场在胞元之间是光滑连续的。用于描述结构边界的水平集函数使用R函数、隐式叁次样条函数和紧支径向基函数构造,其中隐式叁次样条函数的插值节点坐标被用作形状优化设计变量,紧支径向基函数的系数被用作拓扑优化设计变量。采用解析算例和经典优化算例对本文方法进行验证,展现出了该方法高精度、高通用性的优势。(本文来源于《中国计算力学大会2014暨第叁届钱令希计算力学奖颁奖大会论文集》期刊2014-08-10）
形状拓扑优化论文开题报告
（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：
基于时域显式方法,针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度,并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数,以水平向及竖向地震作用下位移方差为约束条件的优化模型。通过数值算例说明桁架在非平稳随机地震作用下进行动力优化的可行性以及该方法的有效性。
（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。
形状拓扑优化论文参考文献
[1].王鑫.电磁超材料的形状与拓扑优化设计[D].大连理工大学.2018
[2].李雪平,李栋泓,魏鹏,苏成.非平稳随机地震响应约束下的桁架结构形状与拓扑优化[J].振动与冲击.2017
[3].高上地,陈静,卢骏锋,程远胜.内压下矩形耐压舱角隅结构形状和拓扑优化设计[J].中国造船.2017
[4].赵林英.基于固定网格的形状/拓扑优化新方法研究[D].西北工业大学.2017
[5].李栋泓.非平稳随机地震下桁架结构形状与拓扑优化[D].华南理工大学.2016
[6].孟益平,李博,黄俊旗,王洪斌.基于拓扑优化和形状优化技术的新型防爆密闭门结构设计[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2015
[7].李博.基于拓扑优化和形状优化技术的新型防爆密闭门结构设计[D].合肥工业大学.2015
[8].邵勇.复杂形状叶片精密成形的预锻形状拓扑优化算法研究[D].上海交通大学.2014
[9].夏鸿建,张继伟,陈新度.面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化[J].机械工程学报.2014
[10].蔡守宇,张卫红,朱继宏,高彤.固定网格下应力相关形状/拓扑优化设计方法[C].中国计算力学大会2014暨第叁届钱令希计算力学奖颁奖大会论文集.2014