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结构优化

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       结构优化设计是上海朴渡科技给客户提供解决方案的重要手段之一,借助结构的优化设计,我们在给定约束条件下,按某种目标(如重量最轻、成本最低、刚度最大等)求出合适的设计方案,相对于“结构分析”而言,又称“结构综合”;如以结构的重量最小为目标,则称为最小重量设计。

 

  •        结构优化设计的基本概念

 

  •        1、结构优化设计的数学模型

        结构优化设计可定义为:对于已知的给定参数,求出满足全部约束条件并使目标函数取最小值的设计变量的解。

 

       2、设计变量

       设计变量指在设计过程中所要选择的描述结构特性的量,它的数值是可变的。设计变量可以是各个构件的截面尺寸、面积、惯性矩等设计截面的几何参数,也可以是柱的高度、梁的间距、拱的矢高和节点坐标等结构总体的几何参数。设计变量通常有连续设计变量和离散设计变量两种类型。

 

       3、目标函数

       目标函数是用来衡量设计好坏的指标。采用何种指标来反映设计好坏与结构本身的技术经济特性有关。通常采用的目标函数有:结构重量、结构体积、结构造价三种。

 

       4、约束条件

       结构优化的约束条件一般有几何约束条件和性态约束条件两种。

 

  •        结构优化设计的工程应用

  •  
  •        1、参数优化设计

       参数优化是达到设计目标的一种方法,通过将设计目标参数化,采用优化方法,不断的调整设计变量,使得设计结果不断接近参数化的目标值。

参数优化设计流程图

 

 

       2、拓朴优化设计

       拓扑优化(topology optimization)是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标,在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法,是结构优化的一种。

拓扑优化设计云图

 

 

       3、形貌优化设计

       OptiStruct 形貌优化(Topography Optimization)是一种面向薄壁结构和钣金件的概念设计技术,利用该软件在设计初始阶段设计人员就可以快速确定加强筋的布局。

形貌优化设计云图

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