拓扑优化算法及其实现111浅析.ppt

  1. 1、本文档共35页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
网格过滤法原理:数字图像处理中的降噪技术 一张图片被离散成有限个像素点,一个像素点代表一个灰度值(256个灰度水平)。假设灰度值是连续变化的。 图像处理的一个常见问题是噪音来自电气传感器噪声,噪声传输错误等。主要表现为离散孤立的像素变化,这些地方与其周围通常出现显著的不同。 解决方法:线性和非线性 Pratt,(1991) 证明了非线性技术优于线性技术。但是非线性技术不能应用于拓扑优化,因为非线性方法常会造成拓扑优化问题的不光滑。 线性技术又分为两种:基于傅里叶变换对的方法(频率)和基于卷积的方法。但是傅里叶变换法只能用于常规的矩形网格。 目前 SIMP 方法常用的过滤技术是Sigmund提出的过滤方案,用于修改目标函数的敏度信息: 拓扑优化简介 OC法拓扑优化设计流程 算例 左边界各节点受横向约束 右下角节点受纵向约束 F(2,1) = -1; fixeddofs = union([1:2:2*(nely+1)],[2*(nelx+1)*(nely+1)]); 》top(60,20,0.5,3,3) 60 20 在Matlab中运行程序行 top(60,20,0.5,3,3) 迭代次数:10 15 30 69 imagesc 悬臂梁 左端固支 右端中间作用垂直载荷 F(2*nelx*(nely+1)+nely+2,1) = -1 fixeddofs = [1:2*(nely+1)] top(80,50,0.5,3,3) 迭代次数:5 10 29 拓扑优化简介 拓扑优化设计流程 算例 拓扑优化:拓扑优化是结构优化的一种。结构优化可分为尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化。尺寸优化以参数为优化对象,比如板厚、梁的截面宽、长和厚等;形状优化以结构件外形或者孔洞形状为优化对象,比如凸台过渡倒角的形状等;形貌优化是在已有薄板上寻找新的凸台分布,提高局部刚度;拓扑优化以材料分布为优化对象,通过拓扑优化,可以在均匀分布材料的设计空间中找到最佳的分布方案。拓扑优化相对于尺寸优化和形状优化,具有更多的设计自由度,能够获得更大的设计空间,是结构优化最具发展前景的一个方面。 优化设计过程:将区域离散成足够多的子区域,对这些子区域进行结构分析,再按某种优化策略和准则从这些子区域中删除某些单元,用保留下来的单元描述结构的最优拓扑。 变密度法 Level Set法 (水平集法) ICM(独立映射法) ESO(进化法) …… 拓扑优化建模方法 SIMP( Solid Isotropic Microstructures with Penalization )(固体各向同性惩罚函数法) RAMP( Rational Approximation of Material Properties ) (材料属性的理性近似模型) OC法(优化准则法) MMA法(移动渐进线法) SLP(序列线性规划法) SQP(序列二次规划法) ………… 优化求解方法 拓扑优化简介 拓扑优化设计流程 算例 基于99行拓扑优化程序代码 top(nelx,nely,volfrac,penal,rmin) 3 1 2 SIMP法+OC法 4节点矩形单元 e 1 2 3 4 有限元分析 目的:求整体位移矩阵 B、D、t分别代表什么??? 单元刚度矩阵 整体刚度矩阵 e e 划分网格数 (nelx,nely) 整体节点编排: 纵向 1 nely+1 nely+2 2(nely+1) 1 2 8 7 5 6 4 3 局部 整体 e (1) (2) (3) (4) (有限元基本方程) U ——各节点位移矩阵 建立优化模型 ——设计变量 本质上,结构拓扑优化是个( 0,1)整数规划问题,属于组合优化的范畴。 2n次计算有限元分析才能求得全局最优解,是个指数时间算法,非多项式时间算法,随着单元数量n的增加,计算量会激增,也即是困扰组合优化领域的NP难题。 ——设计变量 密度变量的引入: 在工程中,材料的刚度线性依赖材料的密度,即刚度大的材料,密度也大。比如,钢的密度比铝的密度大,因此钢的刚度比铝的刚度大。按照这个朴素的逻辑,就可用单元的密度来代替材料的有无,如下式 (0,1)整数规划问题 [0,1]区间内的单元密度的连续变量优化问题 OC法优化求解 优化求解 变量约束优化的KT条件:定义在闭区间上的一元函数的优化(仅有变量上下限约束) 对应于目标函数的拉格朗日函数为: 优化设计准则 优化设计准则 上式即为设计变量的迭代准则。由该式可以看出当柔度取得极值时,在整个设计区域内单元的应变能密度是恒定的常数 。由此建立更新设

文档评论(0)

贪玩蓝月 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档