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The ICM method with objective function transformed by variable discrete condition for continuum structure 被引量:20
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作者 Yunkang Sui Xirong Peng 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第1期68-75,共8页
ICM (Independent Continuous Mapping) method can solve topological optimization problems with the minimized weight as the objective and subjected to displacement constraints. To get a clearer topological configuratio... ICM (Independent Continuous Mapping) method can solve topological optimization problems with the minimized weight as the objective and subjected to displacement constraints. To get a clearer topological configuration, by introducing the discrete condition of topological variables and integrating with the original objective, an optimal model with multi-objectives is formulated to make the topological variables approach 0 or 1 as near as possible, and the model reduces the effect of deleting rate on the result. The image-filtering method is employed to eliminate the checkerboard patterns and mesh dependence that occurred in the topology optimization of a continuum structure. The computational efficiency is enhanced through selecting quasi-active displacement constraints and a design region. Numerical examples indicate that this algorithm is robust and practicable, though the number of iterations is slightly increased with respect to the original algorithm. 展开更多
关键词 Structural topological optimization icm method Checkerboard patterns Mesh dependence Thedeleting rate
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Fail-Safe Topology Optimization of Continuum Structures with Multiple Constraints Based on ICM Method 被引量:1
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作者 Jiazheng Du Ying Zhang Fanwei Meng 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2021年第11期661-687,共27页
Traditional topology optimization methods may lead to a great reduction in the redundancy of the optimized structure due to unexpected material removal at the critical components.The local failure in critical componen... Traditional topology optimization methods may lead to a great reduction in the redundancy of the optimized structure due to unexpected material removal at the critical components.The local failure in critical components can instantly cause the overall failure in the structure.More and more scholars have taken the fail-safe design into consideration when conducting topology optimization.A lot of good designs have been obtained in their research,though limited regarding minimizing structural compliance(maximizing stiffness)with given amount of material.In terms of practical engineering applications considering fail-safe design,it is more meaningful to seek for the lightweight structure with enough stiffness to resist various component failures and/or to meet multiple design requirements,than the stiffest structure only.Thus,this paper presents a fail-safe topology optimization model for minimizing structural weight with respect to stress and displacement constraints.The optimization problem is solved by utilizing the independent continuous mapping(ICM)method combined with the dual sequence quadratic programming(DSQP)algorithm.Special treatments are applied to the constraints,including converting local stress constraints into a global structural strain energy constraint and expressing the displacement constraint explicitly with approximations.All of the constraints are nondimensionalized to avoid numerical instability caused by great differences in constraint magnitudes.The optimized results exhibit more complex topological configurations and higher redundancy to resist local failures than the traditional optimization designs.This paper also shows how to find the worst failure region,which can be a good reference for designers in engineering. 展开更多
关键词 Fail-safe design topology optimization multiple constraints icm method
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Smooth Boundary Topology Optimization-A New Framework for Movable Morphable Smooth Boundary Method
3
作者 Jiazheng Du Ju Chen +2 位作者 Hongling Ye Bing Lin Zhichao Guo 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 2025年第7期791-809,共19页
The traditional topology optimization method of continuum structure generally uses quadrilateral elements as the basic mesh.This approach often leads to jagged boundary issues,which are traditionally addressed through... The traditional topology optimization method of continuum structure generally uses quadrilateral elements as the basic mesh.This approach often leads to jagged boundary issues,which are traditionally addressed through post-processing,potentially altering the mechanical properties of the optimized structure.A topology optimization method of Movable Morphable Smooth Boundary(MMSB)is proposed based on the idea of mesh adaptation to solve the problem of jagged boundaries and the influence of post-processing.Based on the ICM method,the rational fraction function is introduced as the filtering function,and a topology optimization model with the minimum weight as the objective and the displacement as the constraint is established.A triangular mesh is utilized as the base mesh in this method.The mesh is re-divided in the optimization process based on the contour line,and a smooth boundary parallel to the contour line is obtained.Numerical examples demonstrate that the MMSB method effectively resolves the jagged boundary issues,leading to enhanced structural performance. 展开更多
关键词 Movable Morphable Smooth Boundary continuum structure topology optimization jagged boundary icm method
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结构拓扑优化ICM方法的B映射求解途径
4
作者 彭细荣 隋允康 +1 位作者 叶红玲 铁军 《固体力学学报》 北大核心 2025年第2期162-176,共15页
本文基于结构拓扑优化的ICM(独立、连续和映射的简称)方法,发展出了双映射接力运作的求解途径,因“双”的英文简称为B,故称之为B-ICM求解途径.该途径由两步组成:第一步是L(线性)映射作用于结构拓扑优化问题,使之成为离散模型,然后构造... 本文基于结构拓扑优化的ICM(独立、连续和映射的简称)方法,发展出了双映射接力运作的求解途径,因“双”的英文简称为B,故称之为B-ICM求解途径.该途径由两步组成:第一步是L(线性)映射作用于结构拓扑优化问题,使之成为离散模型,然后构造了约束函数;第二步是NL(非线性)映射作用于离散模型,使之成为连续模型,同时实现了单元拓扑变量由离散到连续的转换过程.以往ICM方法的求解途径中,上述第一步只是起到理论推导的作用,构造约束函数同其它建模与求解等算法均包含在第二步里,因此属于“一步求解”途径.B-ICM虽然属于“两步求解”途径,但是优化模型寻优仍然沿用ICM方法惯用的序列对偶二次规划算法.本文以位移约束的体积极小化结构拓扑优化问题为例,示例了上述建模及求解过程.单载荷工况和多载荷工况的算例,均印证了本文的研究实现了预期构想,与目前旨在得到清晰拓扑的3种方法(1、考虑Heaviside投影的SIMP方法;2、浮动投影拓扑优化<简称为FPTO>方法;3、非惩罚的光滑边界材料分布拓扑优化<简称为SEMDOT>方法),以及ICM方法以往的求解途径,进行了迭代次数、清晰程度、寻优能力等方面的对比,结果表明B-ICM求解途径表现最好.本文研究不仅丰富了ICM方法建模策略,推动了ICM方法求解途径的完善,也为解决模糊边界问题提供了一种优越的做法.过往的连续体结构拓扑优化求解,因消除棋盘格和网格依赖性问题而采取的过滤操作导致最优拓扑构型产生模糊边界,而且过滤半径越大,则边界越模糊.本文克服了这些令人堪忧的问题,可以成功地得到最优拓扑构型的清晰边界.值得提及的是,本文研究的关键技术,可以移植到包括变密度方法等所有连续变量优化的方法中. 展开更多
关键词 结构拓扑优化 icm方法 两步求解途径 线性映射 非线性映射 位移约束的体积极小化问题
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鉴史驭法寻优创新——评《结构拓扑优化ICM方法新进展》
5
作者 铁军 叶红玲 《力学与实践》 2025年第5期1069-1074,共6页
评介隋允康和彭细荣教授的专著《结构拓扑优化ICM方法新进展——概念深化及理论拓展》,其中ICM(independent continuous and mapping)意思是独立、连续和映射,该方法是结构拓扑优化的主流研究方法之一。该书借助于鉴史(力学史)和驭法(... 评介隋允康和彭细荣教授的专著《结构拓扑优化ICM方法新进展——概念深化及理论拓展》,其中ICM(independent continuous and mapping)意思是独立、连续和映射,该方法是结构拓扑优化的主流研究方法之一。该书借助于鉴史(力学史)和驭法(方法论),总结了自2014年以来ICM方法的发展成果:深入阐述了ICM方法的阶跃函数的离散本质及对其光滑逼近的近似连续本质、逼近的快慢特性和多种映射策略;介绍了ICM方法的数学基础、求解算法和本体理论等方面的拓展性研究成果,包括可分离凸规划转换为求解对偶规划显式模型(dual programming-explicit model,DP-EM)解法、互逆规划理论及其优化应用等;探讨了该领域忽视的结构拓扑优化合理化建模问题;发展了包含疲劳寿命性能的局部性能约束的结构拓扑优化解法;归纳了破损-安全设计理论的演化,给出了位移、应力及频率约束的破损-安全拓扑优化问题的建模及求解;移植ICM方法至国际上广泛应用的变密度方法中。该书可供结构优化领域从事科研的师生和技术人员借鉴和参考。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 icm方法 力学史和方法论 书评
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基于InfoWorks ICM的旧城区内涝避难场所可达性评估与选址研究
6
作者 肖曼 焦胜 +2 位作者 范世玉 牛彦合 卢洁 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第2期13-22,共10页
极端降雨引发的内涝灾害对旧城区造成了巨大损失,考虑旧城区人口密度大、建设密集的特点,合理规划应急避难场所能够安全转移受灾群众,提升旧城区应急管理能力。以长沙市旧城区典型区域为研究区,采用InfoWorks ICM雨洪模型,评估了内涝风... 极端降雨引发的内涝灾害对旧城区造成了巨大损失,考虑旧城区人口密度大、建设密集的特点,合理规划应急避难场所能够安全转移受灾群众,提升旧城区应急管理能力。以长沙市旧城区典型区域为研究区,采用InfoWorks ICM雨洪模型,评估了内涝风险等级;在此基础上确定受灾小区位置和转移人数,根据不同避难场所类型计算其容纳能力,考虑道路积水对通行性的影响,将高风险道路设置为禁止通行并重构道路拓扑结构;其次,采用高斯两步移动搜索法评估现状避难场所可达性,结合内涝风险筛选一批候选避难场所,建立以避难场所数量最少和避难距离最短为目标的P中值选址模型;最后根据可达性分析比较验证研究的有效性。结果表明:百年一遇极端降雨下,研究区内涝淹没风险整体较高;现状内涝避难场所数量少、空间均衡不足,其可达性呈现从中部向外逐渐降低的空间特征;研究确立了10处避难场所的位置,优化后的布局方案可达性达标的小区提升了17.83%,减少了24.03%的显性盲点小区。研究结果可为旧城区洪涝灾害应急管理提供科学依据。 展开更多
关键词 避难场所可达性 内涝风险 InfoWorks icm模型 高斯两步移动搜索法 P中值模型
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应力约束全局化处理的连续体结构ICM拓扑优化方法 被引量:18
7
作者 隋允康 彭细荣 叶红玲 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第7期1-7,共7页
由于应力约束按单元计,加之多工况,使得连续体结构拓扑优化由于约束数目太多,导致应力敏度分析计算量太大而无法接受。基于第四强度理论提出了应力约束条件全局化处理的方法,化为全局替代约束——总应变能约束,用ICM方法对总应变能约束... 由于应力约束按单元计,加之多工况,使得连续体结构拓扑优化由于约束数目太多,导致应力敏度分析计算量太大而无法接受。基于第四强度理论提出了应力约束条件全局化处理的方法,化为全局替代约束——总应变能约束,用ICM方法对总应变能约束条件下的连续体结构拓扑优化进行建模及求解,其过程分为三步:第一步选择最大应变能对应的工况,在给定重量下求出最小结构总应变能;第二步提出一个数值经验公式,借助第一步的结果,计算出各工况下的许用总应变能;第三步以第二步计算出来的各工况的许用总应变能作为约束,以重量为目标建立模型并求解。顺便指出,第二步的处理方法可以处理载荷相差特别大的情况,即病态载荷情况。数值算例表明:全局性应力约束可以更好地得到传力路径,对于处理多工况问题具有优势。 展开更多
关键词 icm方法 应力约束 应力全局化 拓扑优化 连续体结构
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结构拓扑优化ICM方法的改善 被引量:81
8
作者 隋允康 彭细荣 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期190-198,共9页
对结构拓扑优化的ICM(独立、连续、映射)方法进行了深入探讨,通过选取不同的过滤函数可以不进行每步删除而得到清晰的拓扑图形.以位移约束为例阐述了ICM方法建模及求解过程.对位移约束、频率约束、位移及频率约束、简谐载荷激励下动位... 对结构拓扑优化的ICM(独立、连续、映射)方法进行了深入探讨,通过选取不同的过滤函数可以不进行每步删除而得到清晰的拓扑图形.以位移约束为例阐述了ICM方法建模及求解过程.对位移约束、频率约束、位移及频率约束、简谐载荷激励下动位移幅值约束等拓扑优化进行了研究,计算算例表明ICIM方法在处理静力问题及动力问题的拓扑优化都是可行的.程序算法都在MSC.Nastran及MSC.Patran的二次开发环境下实现,与原软件有机结合在一起. 展开更多
关键词 icm方法 拓扑优化 连续体结构 频率约束 位移约束 均匀化方法
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连续体结构拓扑优化的高精度逼近ICM方法 被引量:19
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作者 隋允康 宣东海 尚珍 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期716-724,共9页
采用指数类函数为快滤函数的高精度逼近ICM(independent continuous and mapping)方法,建立了以结构重量为目标,应力和位移共同约束下的连续体结构拓扑优化模型.利用结构畸变比能的方法全局化应力约束,单位虚载荷法显式化位移约束,归一... 采用指数类函数为快滤函数的高精度逼近ICM(independent continuous and mapping)方法,建立了以结构重量为目标,应力和位移共同约束下的连续体结构拓扑优化模型.利用结构畸变比能的方法全局化应力约束,单位虚载荷法显式化位移约束,归一化约束以解决约束限数量级不一致的问题.针对不同性态的过滤函数,给出了指数类快滤函数参数的取值方法.单工况和多工况的算例表明了高精度逼近的ICM方法处理多种约束下连续体结构拓扑优化的可行性与有效性. 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 应力和位移约束 高精度逼近 icm方法
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连续体结构屈曲约束的ICM方法拓扑优化 被引量:11
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作者 隋允康 边炳传 叶红玲 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期345-351,共7页
基于ICM(独立、连续、映射)方法解决具有屈曲约束的连续体拓扑优化问题。建立以结构重量为目标,以屈曲临界力为约束的拓扑优化模型;采用独立的连续拓扑变量,借助泰勒展式将目标函数作二阶近似展开;借助瑞利商、泰勒展式、过滤函数将约... 基于ICM(独立、连续、映射)方法解决具有屈曲约束的连续体拓扑优化问题。建立以结构重量为目标,以屈曲临界力为约束的拓扑优化模型;采用独立的连续拓扑变量,借助泰勒展式将目标函数作二阶近似展开;借助瑞利商、泰勒展式、过滤函数将约束化为近似显函数,避免了灵敏度的计算;将优化模型转化为对偶规划,并利用序列二次规划求解,减少了设计变量的数目,缩小了模型的求解规模。给出三个算例,结果表明:该方法可有效地解决屈曲约束的连续体拓扑优化问题,能够得到合理的拓扑结构,并有较高的计算效率。 展开更多
关键词 icm方法 屈曲约束 拓扑优化 过滤函数
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考虑破损-安全的连续体结构拓扑优化ICM方法 被引量:15
11
作者 彭细荣 隋允康 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期611-621,共11页
本文瞄准连续体在破损-安全考虑下的结构拓扑优化问题,旨在克服传统模型求解所得最终构型存在的弊病,避免结构因缺乏合理的冗余结构而敏感于局部破坏,实现破损-安全的目标.首先,梳理了以往虽然用到却并不明晰的4个概念:结构局部破损模... 本文瞄准连续体在破损-安全考虑下的结构拓扑优化问题,旨在克服传统模型求解所得最终构型存在的弊病,避免结构因缺乏合理的冗余结构而敏感于局部破坏,实现破损-安全的目标.首先,梳理了以往虽然用到却并不明晰的4个概念:结构局部破损模式、结构局部破损区域、结构破损状况、结构破损状况的预估分布.之后,基于独立连续映射(ICM)方法,对该问题建立了力学性能约束下结构体积极小化的模型.建立目标函数时,利用Minimax的概念将可能出现的结构破损状况对应的所有结构体积目标转化为原结构的唯一结构体积目标,克服了多目标问题的困难.建立近似约束函数时,将可能出现的所有结构破损状况对应的力学性能的约束皆考虑进去,既能处理载荷单工况也能处理载荷多工况.最后,以位移约束为例,建立了优化模型并求解.单工况及多工况位移约束拓扑优化算例验证了算法的有效性.结果表明:本方法相比于不考虑破损-安全的拓扑优化设计,得到的最优拓扑更复杂,体积比更大即所用材料更多,亦即最优结构具有更多的冗余,此正是考虑破损-安全设计原则的结果.本文的研究对于航空、航天、其他水、陆等领域运载工具以及其他工程结构在意外破坏、战争创伤或恐怖袭击下的结构设计,乃是非常重要的进展. 展开更多
关键词 体结构 拓扑优化 破损-安全 icm 方法
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基于ICM方法三维连续体结构拓扑优化 被引量:19
12
作者 叶红玲 隋允康 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期387-393,共7页
基于ICM方法,建立了在应力和位移约束下以重量为目标的多工况下的三维连续体结构拓扑优化模型.利用von Mises强度理论,提出了应力全局化的方法,从而将局部的应力约束转化为全局的应变能约束问题,减少了约束数目,避免了敏度分析的困难;... 基于ICM方法,建立了在应力和位移约束下以重量为目标的多工况下的三维连续体结构拓扑优化模型.利用von Mises强度理论,提出了应力全局化的方法,从而将局部的应力约束转化为全局的应变能约束问题,减少了约束数目,避免了敏度分析的困难;利用单位虚载荷法,将位移约束表示为设计变量的显式关系.为减小由于不同物理量在数量级上相差太大引起数值计算的误差,将应变能约束和位移约束进行无量纲化,由此建立了包含两类约束的无量纲化的优化模型.同时处理了多工况下的最佳传力路径的问题.利用对偶规划理论对模型进行了求解.另外,利用PCL语言在MSC/Patran的开发平台上实现了该文算法.数值算例表明了该方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 结构拓扑优化 应力约束全局化 位移约束 icm方法 连续体
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连续体结构考虑离散性目标的ICM方法 被引量:11
13
作者 隋允康 彭细荣 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期163-168,共6页
为了使求解位移和应力约束下重量最轻的连续体结构拓扑优化问题的ICM(独立连续映射)方法得到更清晰的拓扑形式,引入拓扑变量离散性条件作为目标之一,与原目标组成多目标规划模型,使拓扑变量向0或1两端靠近,减小了删除率对结果的影响;用... 为了使求解位移和应力约束下重量最轻的连续体结构拓扑优化问题的ICM(独立连续映射)方法得到更清晰的拓扑形式,引入拓扑变量离散性条件作为目标之一,与原目标组成多目标规划模型,使拓扑变量向0或1两端靠近,减小了删除率对结果的影响;用图形处理方法消除了棋盘格现象及网格依赖性;通过初选准有效约束及选择设计区域等,提高了求解效率。算例表明:改进后的算法虽然迭代次数比原算法略多,但更稳键,更实用。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 icm方法 棋盘格现象 网格依赖性 删除率
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考虑位移约束的功能梯度结构ICM拓扑优化方法 被引量:3
14
作者 杨旭静 胥海波 郑娟 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期56-62,共7页
基于独立连续映射方法(Independent Continuous and Mapping,ICM),实现功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)结构的拓扑优化设计.通过引入过滤函数,构建FGM-ICM材料模型.结合梯度位移函数,建立以结构质量最小化为目标、以位... 基于独立连续映射方法(Independent Continuous and Mapping,ICM),实现功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)结构的拓扑优化设计.通过引入过滤函数,构建FGM-ICM材料模型.结合梯度位移函数,建立以结构质量最小化为目标、以位移为约束条件的功能梯度材料结构拓扑优化近似显式模型.采用线性衰减的过滤方法避免棋盘格现象和网格依赖性问题.另外,为得到边界清晰的拓扑构型,设计拓扑变量阈值动态调整策略(Dynamic Adjustment Strategy for Variable Threshold,DASVT),消除了拓扑变量阈值取值的盲目性.通过数值算例验证了该方法的可行性和有效性,最终实现了功能梯度材料结构ICM拓扑优化设计. 展开更多
关键词 结构拓扑优化 功能梯度材料 icm方法 位移约束 变量阈值动态调整策略
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基于ICM法的高速卧式加工中心立柱拓扑优化设计 被引量:3
15
作者 巫修海 马云芳 朱壮瑞 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2008年第9期55-57,61,共4页
针对高速卧式加工中心XH6650的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象。基于连续体ICM拓扑优化方法,并考虑其它重要零部件的影响,确定在体积约束下的多阶频率加权为目标函数,同时考虑其它重要零部件为非设计集合的拓扑优化... 针对高速卧式加工中心XH6650的动态特点,确定加工中心的关键结构件立柱为优化对象。基于连续体ICM拓扑优化方法,并考虑其它重要零部件的影响,确定在体积约束下的多阶频率加权为目标函数,同时考虑其它重要零部件为非设计集合的拓扑优化方法。根据此方法设计的高速卧式加工中心XH6650的立柱,提高了整机动态特性。 展开更多
关键词 连续体 拓扑优化 icm
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连续体结构屈曲约束下拓扑优化的ICM方法 被引量:3
16
作者 边炳传 隋允康 叶红玲 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期9-13,共5页
用独立、连续、映射(ICM)方法解决具有屈曲约束的连续体拓扑优化问题.引入独立、连续的拓扑变量,建立以质量为目标,屈曲临界力为约束的连续体结构拓扑优化模型.借助Taylor expansion将目标函数作二阶近似展开;借助Rayleigh’s quotien... 用独立、连续、映射(ICM)方法解决具有屈曲约束的连续体拓扑优化问题.引入独立、连续的拓扑变量,建立以质量为目标,屈曲临界力为约束的连续体结构拓扑优化模型.借助Taylor expansion将目标函数作二阶近似展开;借助Rayleigh’s quotient,Taylor expansion,过滤函数将约束化为近似显函数,减少了灵敏度的计算量将优化模型用对偶规划方法求解,减少了设计变量的数目,缩小了模型的求解规模,得到较为理想的拓扑优化结果.算例表明,ICM方法在屈曲约束的连续体结构拓扑优化中可行性好、效率较高. 展开更多
关键词 icm方法 拓扑 优化 屈曲
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基于不同过滤函数的ICM拓扑优化混合建模方法 被引量:4
17
作者 龙凯 左正兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第19期2303-2306,共4页
基于独立连续映射(ICM)法中设计变量独立性的特点,提出一种混合插值建模方法。该方法基于两类常见插值函数分别对单元体积、单元刚度阵进行过滤识别,通过两两组合,得到四种不同的拓扑优化模型。四种模型中,除体积目标函数一、二阶导数... 基于独立连续映射(ICM)法中设计变量独立性的特点,提出一种混合插值建模方法。该方法基于两类常见插值函数分别对单元体积、单元刚度阵进行过滤识别,通过两两组合,得到四种不同的拓扑优化模型。四种模型中,除体积目标函数一、二阶导数表达式不同外,它们的结构响应量的敏度分析和优化建模方法相同,从而保证了优化求解算法的一致性。通过拓扑优化数值算例对比分析了不同模型参数下的拓扑优化结果,结果表明,混合建模方法在连续体结构拓扑优化建模中具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 拓扑优化 连续体 SIMP插值函数 RAMP插值函数 过滤函数 icm
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连续体结构拓扑优化应力约束凝聚化的ICM方法 被引量:24
18
作者 隋允康 叶红玲 +1 位作者 彭细荣 张学胜 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期554-563,共10页
为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难,提出了应力约束化凝聚化的ICM方法.在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后,提出了应力约束凝聚化的两条途径:其一为应力全局化的方法,其二为应力约束集成... 为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难,提出了应力约束化凝聚化的ICM方法.在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后,提出了应力约束凝聚化的两条途径:其一为应力全局化的方法,其二为应力约束集成化的方法.由此建立了多工况下以重量为目标、以凝聚化应变能为约束的连续体结构优化模型,并利用对偶理论对优化模型进行了求解.4个数值算例表明:该方法具有较高的计算效率,得到的拓扑结构比较合理,不仅适用于二维连续体结构,也适用于三维连续体结构. 展开更多
关键词 连续体 拓扑优化 icm(independent continuous mapping)方法 应力约束凝聚化 多工况
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Geometrically Nonlinear Topology Optimization of Continuum Structures Based on an Independent Continuous Mapping Method 被引量:8
19
作者 Hong-ling Ye Bo-shuai Yuan +2 位作者 Ji-cheng Li Xing Zhang Yun-kang Sui 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI CSCD 2021年第5期658-672,共15页
A geometrically nonlinear topology optimization method for continuum structures is proposed based on the independent continuous mapping method.The stress constraint problem is studied due to the importance of structur... A geometrically nonlinear topology optimization method for continuum structures is proposed based on the independent continuous mapping method.The stress constraint problem is studied due to the importance of structural strength in engineering applications.First,a topology optimization model is established for a lightweight structure with element stress as constraints.Second,the stress globalization method is adopted to convert local stress constraints into strain energy constraints,which overcomes the difficulties caused by local stress constraints,such as model establishment,sensitivity analysis,and massive solution calculations.Third,the sensitivity of the objective function and constraint function is analyzed,and the method of moving asymptotes is employed to solve the optimization model.In addition,the additive hyperelasticity technique is utilized to solve the numerical instability induced by structures undergoing large deformation.Numerical examples are given to validate the feasibility of the proposed method.The method provides a significant reference for geometrically nonlinear optimization design. 展开更多
关键词 Topology optimization Geometric nonlinearity icm method Stress constraints Stress globalization
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Lightweight topology optimization of graded lattice structures with displacement constraints based on an independent continuous mapping method 被引量:4
20
作者 Nan Wei Hongling Ye +2 位作者 Xing Zhang Weiwei Wang Yunkang Sui 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期128-138,I0003,共12页
This paper presents a novel topology optimization method to design graded lattice structures to minimize the volume subject to displacement constraints based on the independent continuous mapping(ICM)method.First,the ... This paper presents a novel topology optimization method to design graded lattice structures to minimize the volume subject to displacement constraints based on the independent continuous mapping(ICM)method.First,the effective elastic properties of graded unit cells are analyzed by the strain energy-based homogenization method.A surrogate model using quartic polynomial interpolation is built to map the independent continuous topological variable to the effective elastic matrix of the unit cell and set up the relationship between the macroscale structure and microscale unit cells.Second,a lightweight topology optimization model is established,which can be transformed into an explicitly standard quadratic programming problem by sensitivity analysis and solved by dual sequential quadratic programming.Third,several numerical examples demonstrate that graded lattice structures have a better lightweight effect than uniform lattice structures,which validates the effectiveness and feasibility of the proposed method.The results show that graded lattice structures become lighter with increasing displacement constraints.In addition,some diverse topological configurations are obtained.This method provides a reference for the graded lattice structure design and expands the application of the ICM method. 展开更多
关键词 Topology optimization.Graded lattice structures icm method Displacement constraints Effective properties
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