| 摘要 | 第6-8页 |
| Abstract | 第8-10页 |
| TABLE OF CONTENTS | 第15-18页 |
| 图目录 | 第18-23页 |
| 表目录 | 第23-24页 |
| 主要符号表 | 第24-25页 |
| 1 绪论 | 第25-45页 |
| 1.1 研究背景 | 第25-26页 |
| 1.2 连续体结构拓扑优化综述 | 第26-33页 |
| 1.2.1 密度设计变量拓扑优化方法 | 第26-29页 |
| 1.2.2 水平集拓扑优化方法 | 第29-33页 |
| 1.3 结构拓扑优化应用 | 第33-43页 |
| 1.3.1 自适应结构拓扑优化 | 第33-35页 |
| 1.3.2 可移动多组件—结构优化设计 | 第35-37页 |
| 1.3.3 压电智能结构拓扑优化 | 第37-40页 |
| 1.3.4 负泊松比超材料设计 | 第40-43页 |
| 1.4 本文研究内容和贡献 | 第43-45页 |
| 2 独立点密度插值拓扑优化方法 | 第45-69页 |
| 2.1 节点密度方法的讨论 | 第45-48页 |
| 2.1.1 节点密度插值的负值性 | 第45-47页 |
| 2.1.2 单元密度插值的局限性 | 第47-48页 |
| 2.2 有理点密度插值模型 | 第48-49页 |
| 2.3 单元内节点密度插值模型及优化列式 | 第49-51页 |
| 2.3.1 单元内节点密度插值 | 第49-50页 |
| 2.3.2 基于单元内节点密度插值的最小柔顺性拓扑优化 | 第50-51页 |
| 2.4 单元内节点密度插值的数值算例 | 第51-58页 |
| 2.4.1 悬臂梁拓扑优化 | 第52-55页 |
| 2.4.2 MBB梁拓扑优化 | 第55-58页 |
| 2.5 独立点密度插值iPDI方法 | 第58-60页 |
| 2.5.1 独立点密度插值模型 | 第58-59页 |
| 2.5.2 基于iPDI方法的最小柔顺性拓扑优化模型 | 第59-60页 |
| 2.6 基于iPDI方法的数值算例 | 第60-67页 |
| 2.6.1 悬臂梁拓扑优化 | 第61-65页 |
| 2.6.2 L—形梁拓扑优化 | 第65-66页 |
| 2.6.3 MBB梁拓扑优化 | 第66-67页 |
| 2.7 本章小结和展望 | 第67-69页 |
| 3 基于独立点密度插值的自适应拓扑优化方法 | 第69-105页 |
| 3.1 iPDI-ATOP方法 | 第69-79页 |
| 3.1.1 密度点格子 | 第69-70页 |
| 3.1.2 误差分析指标及边界描述指标 | 第70-72页 |
| 3.1.3 iPDI-ATOP加密准则和自适应算法 | 第72-76页 |
| 3.1.4 截断半径自适应 | 第76页 |
| 3.1.5 度量参数定义 | 第76-77页 |
| 3.1.6 惩罚系数自适应 | 第77页 |
| 3.1.7 iPDI-ATOP方法流程图 | 第77-79页 |
| 3.2 基于固定有限元网格的设计变量自适应算例 | 第79-89页 |
| 3.2.1 悬臂梁自适应拓扑优化 | 第79-83页 |
| 3.2.2 MBB梁自适应拓扑优化 | 第83-86页 |
| 3.2.3 内嵌圆孔悬臂梁自适应拓扑优化 | 第86-89页 |
| 3.3 基于独立加密准则的有限元网格与设计变量自适应算例 | 第89-100页 |
| 3.3.1 悬臂梁自适应拓扑优化 | 第90-94页 |
| 3.3.2 孔支架自适应拓扑优化 | 第94-97页 |
| 3.3.3 半圆环设计域自适应拓扑优化 | 第97-100页 |
| 3.4 采用惩罚系数自适应技术的算例 | 第100-104页 |
| 3.4.1 MBB梁惩罚系数自适应拓扑优化 | 第100-102页 |
| 3.4.2 悬臂梁惩罚系数自适应拓扑优化 | 第102-104页 |
| 3.5 本章小结和展望 | 第104-105页 |
| 4 内嵌可移动组件—结构一体化设计 | 第105-123页 |
| 4.1 内嵌特定几何形状孔洞的联合拓扑描述模型 | 第105-107页 |
| 4.1.1 内嵌特定几何形状的水平集描述 | 第105-107页 |
| 4.1.2 联合拓扑描述模型 | 第107页 |
| 4.2 非重叠约束的显式数学表达 | 第107-108页 |
| 4.3 内嵌可移动孔洞—结构一体化设计 | 第108-112页 |
| 4.3.1 可移动孔洞—结构一体化设计优化模型 | 第109-110页 |
| 4.3.2 灵敏度分析 | 第110-111页 |
| 4.3.3 拓扑优化流程 | 第111-112页 |
| 4.4 数值算例 | 第112-121页 |
| 4.4.1 非重叠约束的验证 | 第113-114页 |
| 4.4.2 内嵌可移动孔洞—结构一体化设计 | 第114-116页 |
| 4.4.3 初始孔洞位置的影响 | 第116-120页 |
| 4.4.4 考虑孔洞位置及方向的结构优化设计 | 第120-121页 |
| 4.5 本章小结和展望 | 第121-123页 |
| 5 内嵌可移动压电作动器的智能结构优化 | 第123-143页 |
| 5.1 联合拓扑描述模型 | 第123-124页 |
| 5.2 压电问题有限元离散形式 | 第124-127页 |
| 5.2.1 力—电耦合方程 | 第124页 |
| 5.2.2 位移场近似 | 第124-126页 |
| 5.2.3 压电问题的有限元形式 | 第126-127页 |
| 5.3 可移动压电作动器—柔性结构一体化设计 | 第127-130页 |
| 5.3.1 拓扑优化列式 | 第128页 |
| 5.3.2 灵敏度分析 | 第128-129页 |
| 5.3.3 拓扑优化流程 | 第129-130页 |
| 5.4 数值算例 | 第130-142页 |
| 5.4.1 位移反向机构 | 第130-138页 |
| 5.4.2 两端固定柔性机构 | 第138-140页 |
| 5.4.3 悬臂梁柔性结构 | 第140-142页 |
| 5.5 本章小结和展望 | 第142-143页 |
| 6 基于参数化水平集的材料设计方法 | 第143-152页 |
| 6.1 参数化水平集方法设计负泊松比材料 | 第143-145页 |
| 6.1.1 优化列式 | 第143-144页 |
| 6.1.2 灵敏度分析 | 第144-145页 |
| 6.2 数值实现技术 | 第145页 |
| 6.3 数值算例 | 第145-150页 |
| 6.3.1 给定材料属性的材料设计 | 第146页 |
| 6.3.2 极限μ=-1负泊松比材料设计 | 第146-150页 |
| 6.4 本章小结和展望 | 第150-152页 |
| 7 结论与展望 | 第152-155页 |
| 7.1 结论 | 第152-153页 |
| 7.2 创新点摘要 | 第153页 |
| 7.3 未来研究展望 | 第153-155页 |
| 参考文献 | 第155-166页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第166-168页 |
| 致谢 | 第168-169页 |
| 作者简介 | 第169-170页 |
