《多構件結構布局與構件拓撲協同最佳化設計》是依託大連理工大學,由張永存擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多構件結構布局與構件拓撲協同最佳化設計
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張永存
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
結構拓撲最佳化已經成為創新設計的重要工具，在先進工業裝備結構的輕量化和多功能設計中具有重要的套用前景。目前結構拓撲最佳化主要針對單一構件，而實際工程結構中往往是由梁、板、殼等構件組成的複雜多構件結構，各構件的最優拓撲與構件布局（構件的布置和相互連線關係）有關，同時構件的拓撲形式又影響構件布局。因此，多構件結構布局與構件拓撲應同時考慮。本項目主要針對多構件結構，研究建立構件最優布局設計與最優拓撲設計協同的設計理論和方法。研究能夠清楚表征構件幾何構型和連線關係的布局描述方式，以使在最佳化過程中能夠準確描述應力、局部穩定性等局部狀態量以及全局狀態量（如位移、頻率等），其最佳化設計結果能夠直接套用於工程；研究考慮以結構重量、剛度、強度、穩定性等性能為約束條件或目標的構件布局最佳化問題的數學提法和求解方法；研究結構拓撲與布局耦合的設計策略，建立構件布局與拓撲協同最佳化設計的理論和方法。
結題摘要
本項目的總體目標是建立由梁、板、殼等構件組成的複雜多構件結構的最優布局設計理論和方法，研究建立多構件結構布局與構件拓撲協同設計方法。研究工作取得了如下標誌性成果：（1）提出了兩種實現多構件結構布局最佳化理論方法，包括基於梯度求解方法求解的鋼架/桁架結構截面選型設計新方法（GSFP方法）和飛機翼面結構中的牆/肋/桁條等多種類型構件的布局最佳化設計方法；（2）提出了兩種實現多種構件布局與構件拓撲協同的最佳化設計方法，包括基於GSFP方法和構件自動分組策略協同最佳化方法和考慮壓電驅動元件布局的作動器拓撲最佳化設計方法；（3）研究了構件之間螺栓連線部位精細化分析與設計方法；（4）基於提出的設計理論，在飛機重點型號的大部件設計、高檔數控工具機的支撐件設計、火炮炮架設計等國家重大工業需求中的套用，實現了20多個部件的創新構型設計。共撰寫1個章節的英文專著，軟體著作權2項，發表學術論文19篇，其中EI檢索6篇，已投遞論文4篇。
