魏鹏
- 作品数：13 被引量：25H指数：3
- 供职机构：华南理工大学土木与交通学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金广东省地震工程与应用技术重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：理学一般工业技术建筑科学更多>>
- 引入水平集带的参数化水平集结构拓扑优化方法被引量：2
- 2021年
- 传统水平集方法通过在初始设计中布置一定数量的孔洞来克服其不能自动开孔的缺陷,但孔洞布置方式的差异造成了强烈的初始设计依赖性,改进的参数化水平集方法可以自动开孔,但初始设计对优化结果仍存在一定的影响。水平集带方法可以将水平集方法与变密度法相结合,在零水平集附近引入一个水平集带区域,区域内的材料密度通过水平集函数进行插值。在迭代过程中通过减小水平集带宽度可以逐渐去除中间密度材料,使结构最终收敛到0-1解。引入水平集带可以通过结合变密度法思想提高目标函数和约束函数在拓扑变化中的连续性,从而减轻初始设计对优化结果的影响。通过柔顺度最小化问题验证了该方法可以有效减轻优化结果的初始设计依赖性,并且能够得到更优的目标函数值。此外还探究了水平集带带宽减小速度对优化结果的影响,并将该方法拓展到不规则设计域优化问题中,得到了合理的优化结果。
- 魏鹏蒋子润
- 关键词：水平集方法
- 基于水平集带方法的柔顺机构拓扑优化研究
- 2024年
- 水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不连续性,容易出现数值不稳定、初始设计依赖性等问题。近年来水平集带方法的提出可以有效改善这一现象,成为提升水平集方法拓扑表达能力的重要手段。本文将水平集带引入到参数化水平集拓扑优化方法中,并对其在柔顺机构优化设计问题中的应用开展研究。水平集带方法在水平集函数的零水平集附近引入水平集带区域,采用水平集函数插值可以得到带宽范围内[0,1]区间连续分布的材料密度,并在优化过程中通过逐渐减小水平集带的宽度使带宽范围内的材料密度逐渐收敛至0-1分布。该方法结合了变密度法的优势,使优化过程中材料密度变化保持连续,可以提升参数化水平集方法的稳定性,得到更优的目标函数值,并有效改善水平集方法的初始设计依赖性问题。本文通过多个柔顺机构的拓扑优化算例从不同初始设计、不规则设计域及几何非线性等多方面分析和验证了该方法的有效性,计算结果表明该方法对面向实际工程的复杂设计问题具有较好的适用性。
- 魏鹏何磊许伟鹏陈起刘杰龙凯
- 关键词：拓扑优化柔顺机构
- 非线性连续体拓扑优化方法综述被引量：10
- 2022年
- 连续体拓扑优化方法可以从力学本质上提升结构的性能,为设计人员提供多样性的创新性设计,近年来得到了快速发展.该领域在线性问题上发展已经较为成熟,已经成功应用到很多工程结构的高性能设计.但实际工程中会涉及大量非线性问题,如果将其近似为线性问题,往往会产生较大误差,甚至得到错误的结果,可能会导致重大的工程安全事故.在航空航天、机械工程、海洋工程、高速列车、建筑工程等重要工程领域需求驱动的背景下,非线性连续体拓扑优化方法近年来取得了引人注目的进展.本文系统地综述了涉及材料非线性、几何非线性和边界非线性三种类型的连续体拓扑优化方法,并对现有典型方法进行讨论和评述.最后,指出了非线性连续体拓扑优化方法目前存在的困难(如数值分析精度差、计算效率低、局限于静力学领域等)以及未来的发展方向.(如大变形大应变问题、非线性动力学问题、大规模拓扑优化设计问题等).本研究综述可为非线性连续体拓扑优化领域的初学者提供较为全面的知识梳理,同时也为从事相关领域学者提供应有的帮助.
- 文桂林刘杰陈梓杰魏鹏龙凯王洪鑫荣见华谢亿民
- 基于刚度扩散模型的桁架结构布局优化方法
- 本文介绍了刚度扩散方法在桁架结构的布局优化设计中的应用。在该模型当中，本文采用径向基函数作为工具将离散的杆件单元刚度矩阵进行转换，其过程可视为将杆件刚度扩散至预先划分的背景网格单元中，在优化的整个过程中，每根杆件之间不必...
- 魏鹏马海涛吴晓军
- 关键词：桁架结构径向基函数
- 文献传递
- 拓扑可变弹性体组件与连续体的协同优化设计方法研究
- 魏鹏石俊奎马海涛
- 基于参数化水平集方法的微结构拓扑优化设计被引量：3
- 2021年
- 相比于单一材料,复合材料具有轻质高强等优点,拓扑优化方法是设计复合材料的方法之一。本文采用改进的参数化水平集方法,更新了水平集迭代格式,并应用水平集带方法在优化过程中引入中间密度,使水平集方法与变密度法无缝结合以改善水平集方法的拓扑寻优能力,降低其初始设计依赖性。本文以最大化体积模量、剪切模量和负泊松比作为材料设计目标,结合均匀化方法预测材料的宏观等效性能,研究了不同体积分数、多种初始设计及水平集带方法的引入对优化结果的影响,并得到了多种满足不同目标函数的微结构拓扑形式。数值算例验证了本文方法在复合材料微结构设计问题中的有效性。
- 魏鹏范海坚李雪平李雪平
- 关键词：拓扑优化水平集方法均匀化方法
- 基于时域显式法的非平稳随机地震响应灵敏度分析被引量：2
- 2016年
- 分别采用精细积分格式和Newmark-β积分格式推导了非平稳随机地震响应灵敏度的时域显式表达式.并分别将其应用于平面框架与平面桁架问题的灵敏度分析,研究了积分时间步长对两种积分格式的计算精度和效率的影响.发现:当结构主频处于地震主频范围内时,在同等精度条件下,基于精细积分的时域表达式效率更高;而在结构主频偏离地震荷载主频范围时,基于Newmark-β积分格式的时域表达式效率更高.该研究成果可以为在考虑非平稳随机振动的结构优化问题中的数值积分算法选择提供有效的参考和借鉴.
- 李雪平李栋泓苏成魏鹏
- 含自重载荷的功能梯度材料结构时域动力学拓扑优化设计被引量：2
- 2022年
- 提出了一种含自重载荷的功能梯度材料(FGM)结构时域动力学拓扑优化设计方法。在固体各向同性材料惩罚(SIMP)框架下,提出了一种针对FGM-SIMP的结构自重载荷分布策略。以FGM结构动柔度最小为优化目标、以结构体积为约束,建立了动力学结构优化列式。基于伴随法,在时域内进行了灵敏度推导,并用移动渐近线方法进行求解。通过二维和三维典型数值算例系统研究了含自重载荷下FGM结构的拓扑优化设计问题,并深入探讨了自重载荷和材料梯度分布方向对结构优化结果的影响,发现自重载荷和材料梯度分布方向对FGM结构的优化构型和动刚度具有很大影响。最后,以均一材料(FGM的特例)为例,通过数值仿真和实验测试方法验证了所提方法的有效性,并证实了所提方法可有效提高结构的固有频率和结构动刚度。
- 文桂林陈高锡王洪鑫薛亮魏鹏刘杰
- 关键词：结构拓扑优化结构自重功能梯度材料
- 拓扑可变弹性体组件与连续体的协同优化设计方法研究
- <正>采用刚度扩散模型,研究了弹性体组件与连续体的协同优化设计问题,与之前的方法相比较,本方法在考虑了连续体的拓扑优化和弹性体在设计域中的布局优化的基础上,又引入了弹性体组件内部的拓扑优化设计问题。通过部分算例验证了该方...
- 魏鹏石俊奎马海涛
- 文献传递
- 一种基于等效线性化的非平稳随机动力响应分析的显式迭代算法被引量：1
- 2017年
- 提出了一种基于等效线性化法的非平稳随机动力响应分析的显式迭代算法.首先根据等效线性化法把非线性系统转化为离散的线性系统,然后应用Newmark-β积分方法,推导出各个离散时刻的时域显式迭代公式,进而可以快速得到非线性系统的随机动力响应,最后用一个非线性的范德波尔系统和一个杜芬系统受非平稳随机荷载的算例验证了该算法的计算精度和计算效率.
- 李雪平王坤魏鹏苏成
- 关键词：非线性系统非平稳等效线性化
