骨骼重建拓撲優(yōu)化方法的理論研究和數(shù)值模擬.pdf

1、本文基于隋允康教授提出的ICM(Independent Continuousand Mapping，即獨立、連續(xù)、映射)結構拓撲優(yōu)化方法，建立了骨骼重建的拓撲優(yōu)化模型，并運用對偶方法進行模型轉換，用序列二次規(guī)劃方法進行了求解，研究了連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化方法在骨骼重建方面的應用。并利用PCL語言對MSC.Patran進行二次開發(fā)，通過數(shù)值算例，將理論研究與數(shù)值模擬相結合，為實際應用提供了重要的理論依據(jù)。本文主要研究內容為： (1)研

2、究了在應力作用下骨骼重建的拓撲優(yōu)化。以骨骼結構的質量最小為目標，以應力為約束，利用應力全局化方法將局部應力約束轉化為結構總應變能約束，建立了骨骼重建的拓撲優(yōu)化模型，并運用對偶規(guī)劃理論對模型進行了求解。 (2)采用ICM優(yōu)化方法對不同骨骼結構的模型進行了數(shù)值模擬。對于相同的骨骼模型，分別對結構在不同應力、不同網格、不同載荷、不同材料參數(shù)及優(yōu)化模型中取不同過濾函數(shù)的情況進行了研究。數(shù)值模擬的結果與實際骨骼結構類似，證明了該方法的可行