王旭东
- 作品数：3 被引量：4H指数：2
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- 相关领域：理学一般工业技术更多>>
- 考虑流-结构耦合的体积约束拓扑优化
- 2020年
- 为实现流-结构耦合的结构拓扑优化设计,首先分别以水下结构固有频率和结构刚度最大化为目标,建立了渐进结构拓扑优化模型;然后,改进了网格独立滤波方法,提出单元尺寸滤波方法,将优化方法推广至设计域中单元尺寸存在差异较大情况的问题;最后,推导了目标函数以及在约束条件下的单元灵敏度,并采用双向渐进结构优化法对结构进行迭代计算。结果表明:刚度优化结果拓扑结构清晰,同时优化结构中未出现棋盘格现象,迭代过程收敛平稳;频率优化结果中,固有频率较初始设计域提升明显,优化效果显著,证明了单元尺寸独立滤波方法的有效性。
- 王旭东王德石岳鹏飞
- 关键词：刚度优化
- 声振耦合声场分析与声辐射结构优化被引量：2
- 2021年
- 为实现内声场和外声场同时存在的强耦合声辐射预报和噪声优化,建立有限元/边界元强耦合方程,并给出两种声功率灵敏度的求解方法。首先给出结构和内声场的声振耦合有限元方程,并考虑外声场声介质对结构的反作用,根据交界面力和法向速度的连续性建立有限元/边界元强耦合方程;然后针对声功率拓扑优化中单元灵敏度分析时难以解耦的问题,将声功率转化为以结构位移为变量的表达形式,并修改伴随方程,实现将该方法扩展至强耦合优化问题中;同时针对伴随变量法(adjoint variable method,AVM)推导过程复杂的问题,提出声功率灵敏度的直接求导法;最后采用线性化刚度方法将结构单元相对密度作为连续设计变量,对不同的结构材料和声介质组合优化问题展开研究。对比计算表明:该耦合模型计算的响应值与采用无反射边界的有限元法计算结果基本吻合;直接求导法和伴随变量法均可使迭代达到收敛,但直接求导法推导过程更简洁高效;数值优化算例证明优化算法的适用性较好,在声功率优化设计中的有效性。
- 王旭东王旭东王德石
- 关键词：声辐射声振耦合强耦合拓扑优化
- 流固耦合自重拓扑优化的区域包络线法被引量：2
- 2020年
- 针对变边界流固耦合条件下双向渐进结构优化算法中流体域/结构域不能快速转换的问题,提出了一种区域包络线更新法,并将这种方法用于处理变边界流固耦合自重拓扑优化设计问题。建立了有限元耦合方程,采用拉格朗日乘子法将重力载荷的影响引入到目标函数中,分析了单元灵敏度公式。以结构体积为约束条件,水中结构柔顺度最小化为目标,着重对比了传统方法和提出的区域包络线更新法的计算效率,并研究了外界压力载荷、结构自重和水压力对优化结果的影响。研究结果表明:区域包络线法实现了拓扑优化过程中耦合边界的快速迭代更新,数值稳定性较好,相比于常规方法,计算代价大大降低;结构自重和水压力对优化结果都有重要影响,实际工程应用中两种载荷都要着重考虑。
- 王旭东王德石刘宝
- 关键词：流固耦合重力载荷拓扑优化
