拓扑优化简介拓扑优化设计流程算例ppt课件.ppt

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1、拓扑优化简介拓扑优化设计流程算例目的：结构轻量化设计拓扑优化：在给定的设计域 ，约束和载荷条件下，确定结构构件的连接方式，结构内有无空洞、空洞数量及位置等拓扑形式。 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法(固体各向同性惩罚函数法）RAMPOC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算例基于99行拓扑优化程

2、序代码top(nelx,nely,volfrac,penal,rmin)312SIMP法+OC法4节点矩形单元TeeeKB DB tdA e e1234eKK单元刚度矩阵整体刚度矩阵KUF e ee划分网格数(nelx,nely)整体节点编排：纵向1nely+1nely+22(nely+1)12875643局部整体 e e(1)(2)(3)(4)KUF(有限元基本方程)U 各节点位移矩阵建立优化模型(min&max)目标函数约束函数设计变量1minmin(). .( )01nTepTeoeeeeeCU Fu k uKUFstvV( )()epx设计变量eOC法优化求解优化求解其中，n为迭代次数

3、 为阻尼因子，一般取为1/2 eeCBV拉格朗日因子单元e的面积minmin1minmax(,)max(,)max(,)min(1,)min(1,)min(1,)nnneeennnnneeeennneeemifBmBifmBmmifBm柔度的敏度eoTepeeukupC1)(minmin1minmax(,)max(,)max(,)min(1,)min(1,)min(1,)nnneeennnnneeeennneeemifBmBifmBmmifBm1()nTepTeeeeCU Fu k uImagesc(-x)xnew = max(0.001,max(x-move,min(1.,min(x+mov

4、e,x.*sqrt(-dc./lmid)优化结果：各单元密度组成的矩阵X拓扑优化简介OC法拓扑优化设计流程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)6020在Matlab中运行程序行top(60,20,0.5,3,3)迭代次数：10153069imagesc悬臂梁左端固支右端中间作用垂直载荷1p F(2*nelx*(nely+1)+nely+2,1) = -1fixeddofs = 1:2*(nely+1)top(80,50,0.5,3,3)迭代次数：51029P2P1