| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-13页 |
| 1 绪论 | 第13-38页 |
| ·本文的研究背景及意义 | 第13-16页 |
| ·结构拓扑优化综述 | 第16-29页 |
| ·结构优化方法介绍 | 第16-17页 |
| ·桁架结构拓扑优化 | 第17-20页 |
| ·连续体结构拓扑优化 | 第20-23页 |
| ·结构拓扑优化问题的求解算法 | 第23-26页 |
| ·结构拓扑优化问题数值求解的不稳定现象及解决策略 | 第26-29页 |
| ·不同边界条件作用的结构优化研究 | 第29-31页 |
| ·多核并行计算与OpenMP程序设计简介 | 第31-34页 |
| ·多核计算简介 | 第32-33页 |
| ·OpenMP程序设计简介 | 第33-34页 |
| ·商用软件中拓扑优化功能及SiPESC软件平台介绍 | 第34-36页 |
| ·ANSYS拓扑优化模块Topological Opt | 第34页 |
| ·MSC.Nastran拓扑优化模块Optishape | 第34-35页 |
| ·Altair OptiStruct拓扑优化功能 | 第35页 |
| ·Tosca拓扑优化功能 | 第35-36页 |
| ·SiPESC软件平台简介 | 第36页 |
| ·本文的研究内容 | 第36-38页 |
| 2 结构最大化刚度设计一般优化列式 | 第38-59页 |
| ·优化建模及数学列式 | 第40-42页 |
| ·纽曼边值问题 | 第40-41页 |
| ·狄利克雷边值问题 | 第41-42页 |
| ·混合边值问题 | 第42页 |
| ·灵敏度分析 | 第42-45页 |
| ·数值算例 | 第45-54页 |
| ·算例1：六杆桁架拓扑优化设计 | 第45-47页 |
| ·算例2：MBB梁拓扑优化设计 | 第47-54页 |
| ·最大化刚度设计的应变能密度和Mises应力分布 | 第54-58页 |
| ·结构最大化刚度设计的最优化准则 | 第54-56页 |
| ·最优设计的应变能密度与Mises应力分布 | 第56-58页 |
| ·本章小结 | 第58-59页 |
| 3 弹性支承条件下桁架结构拓扑优化设计 | 第59-83页 |
| ·Michell桁架理论及Sokol数值求解程序 | 第60-65页 |
| ·Michell问题的定义 | 第60-61页 |
| ·Michell桁架的必要条件 | 第61-62页 |
| ·关于必要条件的讨论 | 第62-64页 |
| ·Sokol数值求解程序 | 第64-65页 |
| ·经典三力问题解析解 | 第65-68页 |
| ·问题描述 | 第65-66页 |
| ·目标区域的几何定义 | 第66-67页 |
| ·三力平衡方程和Chan的公式 | 第67页 |
| ·N点和D点位移 | 第67-68页 |
| ·弹性支承下Michell问题解析推导 | 第68-69页 |
| ·弹性支承下Michell桁架算例 | 第69-75页 |
| ·不同弹性支承刚度下的Michell桁架 | 第69-73页 |
| ·不同弹性支承位置的Michell桁架 | 第73-74页 |
| ·外荷载大小对Michell桁架的影响 | 第74-75页 |
| ·弹性支承下桁架最小化柔顺性设计 | 第75-82页 |
| ·最优化准则 | 第75-78页 |
| ·数值算例 | 第78-82页 |
| ·本章小结 | 第82-83页 |
| 4 基于超单元的并行结构拓扑优化方法和层次结构拓扑优化 | 第83-107页 |
| ·基于子结构和超单元的结构分析 | 第84-85页 |
| ·基于超单元的并行结构拓扑优化算法 | 第85-89页 |
| ·划分子结构及其有限元网格加密 | 第86-87页 |
| ·基于超单元的整体结构分析 | 第87页 |
| ·子结构并行拓扑优化 | 第87-89页 |
| ·基于超单元的并行结构拓扑优化关键技术 | 第89-92页 |
| ·ANSYS自定义单元技术 | 第89-90页 |
| ·OpenMP并行程序实现 | 第90-92页 |
| ·基于超单元的并行结构拓扑优化算例 | 第92-101页 |
| ·子结构最大化刚度设计优化模型 | 第92-94页 |
| ·算例1：工字梁结构优化设计 | 第94-96页 |
| ·算例2：双腹板工字梁结构优化设计 | 第96-98页 |
| ·算例3：简化的机翼结构优化设计 | 第98-101页 |
| ·层次结构拓扑优化设计 | 第101-106页 |
| ·层次结构拓扑优化模型 | 第101-104页 |
| ·数值算例 | 第104-106页 |
| ·本章小结 | 第106-107页 |
| 5 集中力扩散结构优化设计 | 第107-143页 |
| ·集中力扩散结构设计的拓扑优化方法 | 第109-117页 |
| ·优化建模及数学列式 | 第109-112页 |
| ·灵敏度分析和优化算法 | 第112-113页 |
| ·数值算例 | 第113-117页 |
| ·拓扑优化概念设计的解读 | 第117-119页 |
| ·平板集中力扩散结构设计 | 第119-129页 |
| ·拓扑优化概念设计及特征提取 | 第119-122页 |
| ·基于Tosca的形状优化设计 | 第122-125页 |
| ·基于iSIGHT的尺寸优化设计 | 第125-127页 |
| ·最终设计方案 | 第127-129页 |
| ·贮箱短壳放射肋结构设计 | 第129-141页 |
| ·拓扑优化概念设计及特征提取 | 第130-132页 |
| ·分级型“放射肋”的参数优化设计 | 第132-139页 |
| ·优化设计方案对比讨论 | 第139-141页 |
| ·本章小结 | 第141-143页 |
| 6 基于SiPESC平台的拓扑优化模块的开发及应用 | 第143-153页 |
| ·SiPESC系统功能简介 | 第144-145页 |
| ·SiPESC.TOPO的设计思路 | 第145-146页 |
| ·结构拓扑优化设计流程 | 第145-146页 |
| ·SiPESC.TOPO需求分析 | 第146页 |
| ·SiPESC.TOPO程序实现 | 第146-150页 |
| ·插值模型扩展 | 第148页 |
| ·优化算法扩展 | 第148页 |
| ·过滤函数扩展 | 第148-149页 |
| ·结构响应计算扩展 | 第149页 |
| ·软件研发模式 | 第149-150页 |
| ·SiPESC.TOPO算例 | 第150-152页 |
| ·维悬臂梁拓扑优化设计 | 第150页 |
| ·三维结构拓扑优化设计 | 第150-151页 |
| ·混合边界条件下结构拓扑优化设计 | 第151-152页 |
| ·本章小结 | 第152-153页 |
| 结论 | 第153-156页 |
| 创新点摘要 | 第156-157页 |
| 参考文献 | 第157-167页 |
| 附录A 太阳能无人机翼肋拓扑优化设计 | 第167-178页 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 | 第178-180页 |
| 致谢 | 第180-181页 |
| 作者简介 | 第181-182页 |
