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  2018, Vol. 39 Issue (5): 472-481    DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.023
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固定网格下基于光滑变形隐式曲线的孔形优化设计方法
王红鲁1,蔡守宇2,徐文涛1,马会中1,3
1. 郑州大学
2. 郑州大学力学与工程科学学院
3.
FIXED-GIRD SHAPE OPTIMIZATION METHOD FOR OPENING STRUCTURES VIA SMOOTHLY DEFORMABLE IMPLICIT CURVES
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摘要 孔形优化设计是减缓开孔结构孔边应力集中的有效手段,其对应力分析精度和孔边曲线的几何表达能力都有着较高的要求.论文针对现有固定网格孔形优化方法分析精度较低和/或孔边曲线变形能力有限等不足,采用有限胞元方法在固定网格下对开孔结构进行高精度的力学性能分析,采用能够自由光滑变形的隐式曲线描述待优化的孔洞边界,进而建立优化模型并推导出相应的解析灵敏度计算公式,形成了固定网格下开孔结构孔形优化设计新框架.通过对不同载荷边界条件下的开孔平板结构进行孔形优化设计,表明本方法无需网格更新、灵敏度推导简便、力学分析精度高且优化设计空间大,能够有效降低孔边应力集中程度.
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作者相关文章
王红鲁
蔡守宇
徐文涛
马会中
关键词 形状优化开孔结构固定网格隐式曲线Shape optimizationOpening structureFixed gridImplicit curve    
Abstract:Shape optimization of the holes in opening structures can effectively alleviate the hole-edge stress concentration, which has high requirements for the stress analysis precision and the geometrical ability of hole-edge curves. However, the existing fixed-grid shape optimization approaches could not meet the above two requirements very well. In view of this, the finite cell method is adopted in this work for high-precision numerical analysis within fixed meshes, and the smoothly deformable implicit curve is used to describe the boundary to be optimized. After the establishment of optimization model and the derivation of analytical sensitivity analysis formulas, the hole shape optimization design framework is finally built with high precision and high efficiency. Through the optimization of holed structures under different load boundary conditions, it is shown that the proposed method has the advantages of no mesh updating, simple sensitivity derivation, high analytical precision and large design space.
收稿日期: 2018-01-02      出版日期: 2018-10-28
基金资助:基于光滑变形隐式曲线/曲面的结构拓扑优化方法研究;基于隐式泡泡法的少变量高精度拓扑优化设计方法研究;固定网格下高效率高精度拓扑优化设计方法研究
通讯作者: 王红鲁     E-mail: 1121349601@qq.com
引用本文:   
王红鲁 蔡守宇 徐文涛 马会中. 固定网格下基于光滑变形隐式曲线的孔形优化设计方法[J]. , 2018, 39(5): 472-481.
链接本文:  
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