几何约束条件下连续体结构拓扑与形状统一优化设计方法研究

项目名称： 几何约束条件下连续体结构拓扑与形状统一优化设计方法研究

项目编号： No.50975107

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 王书亭

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 34万元

中文摘要： 复杂机电产品高速、高效或高精化的发展趋势，使得核心部件从结构拓扑、形状和尺寸等方面进行全方位精细化设计成为研发过程不可逾越的环节。传统的分步式结构优化设计不能满足高端产品数字化设计的需要，研发需借助于大量物理样机实验。针对复杂机电产品核心部件动力特性结构优化的实际需求，提出一种同时进行结构拓扑、形状和尺寸统一优化的设计方法。这种方法采用水平集函数描述统一的结构优化模型和几何尺寸边界，通过引入紧支径向插值基函数，将结构拓扑优化变量、形状优化变量和尺寸优化变量统一变换为基函数的扩展系数，然后取该扩展系数为设计变量，借助于一种参数的变化表达三种优化要素对结构性能的影响，实现复杂的多变量优化问题变换为相对简单的参数优化问题，有利于与相对成熟的优化算法相结合提高求解效率。成果将丰富结构优化设计理论和方法，为朝着建立集成的计算机辅助设计系统提供支撑使能技术，提升复杂机电产品数字化设计能力。

中文关键词： 几何约束；拓扑及形状优化；结构动力优化；水平集方法；紧支径向基函数

英文摘要：

英文关键词： Geometric constraint；Topology & shape optimization；Structural dynamic optimizatio；Level set method；Compactly supported RBF