Tối ưu hóa hình học dựa trên ứng suất

Structural and Multidisciplinary Optimization - 1996
R. J. Yang1, C. J. Chen1
1Ford Motor Company, Dearborn, USA

Tóm tắt

Nghiên cứu trước đây về tối ưu hóa hình học chủ yếu tập trung vào hành vi cấu trúc toàn cầu như độ cứng và tần số. Tuy nhiên, để đạt được thiết kế tối ưu thực sự cho cấu trúc xe, các ứng suất phải được xem xét. Những khó khăn chính trong các vấn đề tối ưu hóa hình học dựa trên ứng suất là hai mặt. Đầu tiên, một số lượng lớn các ràng buộc cần được xem xét, vì khác với độ cứng, ứng suất là một đại lượng cục bộ. Vấn đề này làm tăng độ phức tạp tính toán cả trong quá trình tối ưu hóa và phân tích độ nhạy liên quan đến vấn đề tối ưu hóa hình học thông thường. Khó khăn thứ hai là vì ứng suất có tính phi tuyến cao so với các biến thiết kế, giới hạn di chuyển là cần thiết để có sự hội tụ trong quá trình tối ưu hóa. Trong nghiên cứu này, các hàm ứng suất toàn cục được sử dụng để gần đúng ứng suất cục bộ. Phương pháp mật độ được áp dụng để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa hình học. Ba ví dụ số được sử dụng cho cuộc điều tra này. Kết quả cho thấy rằng một thiết kế với ứng suất tối thiểu có thể đạt được và rằng một thiết kế với độ cứng tối đa không nhất thiết tương đương với một thiết kế với ứng suất tối thiểu.

Từ khóa

#tối ưu hóa hình học #ứng suất #độ cứng #phân tích độ nhạy #phương pháp mật độ

Tài liệu tham khảo

Baumgartner, A.; Harzheim, L.; Mattheck, C. 1992: SKO: the biological way to find an optimum structure topology.Int. J. Fatigue 14, 387–393

Bendsøe, M.P.; Kikuchi, N. 1988: Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method.Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 71, 197–224

Cheng, G.; Jiang, Z. 1992: Study on topology optimization with stress constraints.Eng. Opt. 20, 129–148

Díaz, A.; Kikuchi, N. 1992: Solution to shape and topology eigenvalue optimization problem using a homogenization method.Int. J. Num. Meth. Eng. 35, 1487–1502

Gea, H.C. 1994: Topology optimization: a new micro-structure based design domain method.ASME Advances in Design Automation 2, 283–290

Harzheim, L.; Graf, G. 1995: Optimization of engineering components with the SKO method.SAE Vehicle Struct. Mech. Conf. (held in Troy, MI), pp. 235–243

Haug, E.J.; Choi, K.K.; Komkov, V. 1986:Design sensitivity analysis of structural systems. New York: Academic Press

Jog, C.S.; Haber, R.B.; Bendsøe, M.P. 1994: Topology design with optimized, self-adaptive materials.Int. J. Num. Meth. Eng. 37, 1323–1350

Ma, Z.D.; Kikuchi, N.; Cheng, H.C.; Hagiwara, I. 1995: Topological optimization technique for free vibration problems.Trans. ASME, J. Appl. Mech. 62, 200–207

Mlejnek, H.P.; Schirrmacher, R. 1993: An engineer's approach to optimal material distribution and shape finding.Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 106, 1–26

Park, Y.K. 1995:Extensions of optimal layout design using the homogenization method. Ph.D. Thesis, University of Michigan, Ann Arbor

Rozvany, G.I.N.; Bendsøe, M.P.; Kirsch, U. 1995: Layout optimization of structures.Appl. Mech. Rev. 48, 41–117

Rozvany, G.I.N.; Zhou, M.; Birker, T. 1992: Generalized shape optimization without homogenization.Struct. Optim. 4, 250–252

Sankaranaryanan, S.; Haftka, R.T.; Kapania, R.K. 1992: Truss topology optimization with stress and displacement constraints. In: Bendsøe, M.P.; Mota Soares, C.A. (eds.)Topology design of structures, pp. 71–78. Dordrecht: Kluwer

Wang, B.P.; Lu, C.M.; Yang, R.J. 1996: Optimal topology for maximum eigenvalue using density-dependent material model.37th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Struct. Dyn. Mat. Conf. (held in Salt Lake City, UT), pp. 2644–2652

Yang, R.J.; Chahande, A.I. 1995: Automotive applications of topology optimization.Struct. Optim. 9, 245–249

Yang, R.J.; Chuang, C.H. 1994: Optimal topology design using linear programming.Comp. & Struct. 52, 265–275

Thông tin
Thông tin xuất bản

Structural and Multidisciplinary Optimization

Thông tin tác giả