面向可制造性的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法研究.pdf

1、連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化是指在給定的設(shè)計(jì)空間、載荷條件、邊界約束以及某些可制造性約束要求下,確定連續(xù)體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空洞形狀、位置和數(shù)量,從而得到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)最優(yōu)化的材料密度分布,是一種非常重要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的手段。但因?yàn)楝F(xiàn)有的拓?fù)鋬?yōu)化方法得到的結(jié)構(gòu)形式可制造性差,不能直接加工制造,所以一般只能作為一種概念設(shè)計(jì)的手段,為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和形貌優(yōu)化提供參考。如何能夠有效縮短概念設(shè)計(jì)與實(shí)際制造之間的距離,加強(qiáng)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的可制造性能,是一個(gè)亟待解決的問(wèn)

2、題。本文分析了連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,重點(diǎn)研究了面向可制造性的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題,主要工作有如下幾個(gè)方面:
　　首先,本文對(duì)連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的建模方法、求解算法、工程約束和后處理等方面的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研,探討了變密度法和水平集函數(shù)法一般求解流程,比較了SIMP方法(Solid Isotropic Microstructures with Penalization Method)、標(biāo)準(zhǔn)水平集方法(Level Se

3、t Method)和參數(shù)化水平集方法(Parameterization Level Set Method)的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　其次,本文在已有的研究基礎(chǔ)之上,給出了考慮制造性約束的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的通用數(shù)學(xué)模型,采用新的數(shù)值方法求解結(jié)構(gòu)成員尺寸約束問(wèn)題和結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)約束問(wèn)題,并通過(guò)應(yīng)用實(shí)例,驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　然后,研究了現(xiàn)有的基于曲線(xiàn)曲面逼近技術(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化后處理方法,給出了B樣條曲線(xiàn)插值方法進(jìn)行后處理的算法過(guò)程。然后,提出了