基于并行策略的多材料柔顺机构拓扑优化设计与研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 研究背景 | 第11页 |
| 1.2 柔顺机构及其设计方法 | 第11-15页 |
| 1.2.1 伪刚体模型 | 第12-13页 |
| 1.2.2 拓扑优化 | 第13-15页 |
| 1.3 柔顺机构拓扑优化的国内外研究现状 | 第15-18页 |
| 1.4 本课题的研究意义 | 第18-19页 |
| 1.5 本文的主要研究工作 | 第19-21页 |
| 第二章 基于并行策略的拓扑优化理论 | 第21-49页 |
| 2.1 引言 | 第21页 |
| 2.2 材料刚度线性可加性理论 | 第21-22页 |
| 2.3 并行策略的多材料拓扑优化——理论基础 | 第22-31页 |
| 2.3.1 基于SIMP法的拓扑优化数学模型 | 第22-25页 |
| 2.3.2 递阶优化 | 第25-27页 |
| 2.3.3 基于两级递阶模型的多材料并行优化策略 | 第27-30页 |
| 2.3.4 收敛性判断与数值不稳定问题 | 第30-31页 |
| 2.4 过饱和单元的刚度扩散方法 | 第31-35页 |
| 2.4.1 过饱和单元的产生机理 | 第31页 |
| 2.4.2 刚度扩散算法设计 | 第31-33页 |
| 2.4.3 单元刚度矩阵求解 | 第33-35页 |
| 2.5 合理性证明 | 第35-36页 |
| 2.6 数值算例 | 第36-47页 |
| 2.6.1 反向器 | 第36-40页 |
| 2.6.2 卷缩器 | 第40-42页 |
| 2.6.3 夹持器 | 第42-46页 |
| 2.6.4 讨论 | 第46-47页 |
| 2.7 本章小结 | 第47-49页 |
| 第三章 多材料柔顺机构多输出拓扑优化 | 第49-65页 |
| 3.1 引言 | 第49页 |
| 3.2 多输出问题的概述 | 第49-50页 |
| 3.3 多输出问题的传统解决方案 | 第50-52页 |
| 3.4 多输出问题的并行优化策略 | 第52-56页 |
| 3.4.1 材料-输出目标的对应关系 | 第53-54页 |
| 3.4.2 基于并行策略的模型求解 | 第54-56页 |
| 3.5 数值算例 | 第56-60页 |
| 3.5.1 双材料夹持器 | 第56-57页 |
| 3.5.2 双材料多向器 | 第57-58页 |
| 3.5.3 三材料多向器 | 第58-60页 |
| 3.6 三维多输出柔顺机构拓扑优化设计 | 第60-63页 |
| 3.7 本章小结 | 第63-65页 |
| 第四章 多材料柔顺机构热固耦合拓扑优化 | 第65-77页 |
| 4.1 引言 | 第65页 |
| 4.2 平面弹性热应力问题 | 第65-68页 |
| 4.2.1 弹性热应力问题的平衡方程 | 第66-67页 |
| 4.2.2 单元匹配与等效节点热载荷 | 第67-68页 |
| 4.3 热固耦合理论分析与建模 | 第68-70页 |
| 4.3.1 耦合场有限元分析 | 第68-69页 |
| 4.3.2 应力场敏度分析 | 第69-70页 |
| 4.4 数值算例 | 第70-75页 |
| 4.4.1 双材料热驱动器 | 第71-73页 |
| 4.4.2 有约束区域的双材料热驱动器 | 第73-74页 |
| 4.4.3 三材料热驱动器 | 第74-75页 |
| 4.5 本章小结 | 第75-77页 |
| 第五章 多材料柔顺机构边界重构算法研究 | 第77-93页 |
| 5.1 引言 | 第77页 |
| 5.2 灰度单元问题概述 | 第77-80页 |
| 5.3 边界重构算法设计 | 第80-84页 |
| 5.3.1 灰度单元收缩 | 第80-82页 |
| 5.3.2 边界单元搜索与移动 | 第82-83页 |
| 5.3.3 边界平滑 | 第83-84页 |
| 5.4 有效性验证 | 第84-85页 |
| 5.5 多材料柔顺机构边界重构 | 第85-86页 |
| 5.6 实验 | 第86-91页 |
| 5.7 本章小结 | 第91-93页 |
| 总结与展望 | 第93-95页 |
| 参考文献 | 第95-102页 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第102-103页 |
| 致谢 | 第103-104页 |
| 附件 | 第104页 |
