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考虑多工况和病态载荷的稳健结构拓扑优化设计 预览
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作者 陈一雄 赵圣佞 +1 位作者 陈成 石军 《河南科技》 2019年第1期37-40,共4页
多工况载荷下,结构拓扑优化中的病态载荷问题仍是一个开放的课题。因此,结合变体积约束限技术,构建新的近似拓扑优化模型,提出了一种解决结构柔顺度拓扑优化中病态载荷问题的优化方法。首先,构建多种载荷工况下结构柔顺度的双重凝聚函数... 多工况载荷下,结构拓扑优化中的病态载荷问题仍是一个开放的课题。因此,结合变体积约束限技术,构建新的近似拓扑优化模型,提出了一种解决结构柔顺度拓扑优化中病态载荷问题的优化方法。首先,构建多种载荷工况下结构柔顺度的双重凝聚函数,形成新的连续体拓扑优化模型。其次,基于有理分数材料惩罚模型和移动渐近线表示式,形成目标函数和约束函数的显式二次近似式。最后,利用光滑化对偶算法,给出具有收敛性的多工况载荷下连续体结构的柔顺度拓扑优化算法。给出的算例结果表明,与现有方法相比,该方法能解决多工况载荷下结构拓扑优化中的病态载荷问题,且可获得更优和清晰0/1分布的结构拓扑。 展开更多
关键词 可行域调整 柔顺度优化 结构拓扑优化 多载荷工况
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塔机多工况有限元分析并行求解的研究 预览
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作者 高崇仁 田文磊 +1 位作者 殷玉枫 杜赫 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第3期242-247,共6页
对塔机不同工况条件进行有限元分析有利于确保塔机可靠性与安全性。有限元法是结构分析重要的方法,但目前主流的商业有限元软件一次仅能加载一个工况,多工况加载需要按载荷步分批次进行,当工况数量很大时批量工况求解费时费力,难以实现... 对塔机不同工况条件进行有限元分析有利于确保塔机可靠性与安全性。有限元法是结构分析重要的方法,但目前主流的商业有限元软件一次仅能加载一个工况,多工况加载需要按载荷步分批次进行,当工况数量很大时批量工况求解费时费力,难以实现。利用Fortran语言结合APDL参数化语言开发了塔机多工况有限元分析求解器,对同一塔机模型,同时读取任意多个载荷工况文件,利用多线程并行计算方法实现了同一塔机模型同时加载求解任意多个工况。可大大缩短工况数量庞大的塔机有限元分析求解速度,可获得不同工况下塔机任意杆件的内力和应力值,并建立数据库。大规模工况下的求解结果可为塔机安全评估提供大量数据。 展开更多
关键词 塔机 多工况 有限元分析 并行计算
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多工况离心通风机的气动方案设计与验证 预览
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作者 刘梦安 詹腾 《现代机械》 2016年第6期59-62,共4页
为解决CRH5型高寒动车组牵引辅助变流器风机国产化应用,以一种多工况离心通风机为研究对象,针对应用于动车组特殊使用条件,利用流体计算软件FLUENT,对该离心通风机的气动方案进行了设计及试验验证。通过合理选择叶轮直径、叶片进出口角... 为解决CRH5型高寒动车组牵引辅助变流器风机国产化应用,以一种多工况离心通风机为研究对象,针对应用于动车组特殊使用条件,利用流体计算软件FLUENT,对该离心通风机的气动方案进行了设计及试验验证。通过合理选择叶轮直径、叶片进出口角度和最优化匹配集流器、蜗壳等方法,以提高整机高效工作范围,使之满足使用需求。研究结果表明:该离心通风机具有多工况、高效、低噪的气动性能优点,各项技术指标达到国外同类产品的水准,成功实现该产品国产化。 展开更多
关键词 离心通风机 叶轮 多工况 流量 静压
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常规火电机组机理建模及仿真 预览
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作者 张一豪 黄葆华 +1 位作者 仇晓智 林忠伟 《华北电力技术》 CAS 2016年第8期29-33,46共6页
针对汽轮机组动态特性研究的需要,对汽轮机组进行了模块分解,建立包括阀门管理、缸体特性、回热系统、汽轮机转子、主蒸汽压力等理论模型。基于Matlab平台,搭建了整体仿真模型,并进行了机组起动,升负荷及降负荷、甩负荷过程的模拟。仿... 针对汽轮机组动态特性研究的需要,对汽轮机组进行了模块分解,建立包括阀门管理、缸体特性、回热系统、汽轮机转子、主蒸汽压力等理论模型。基于Matlab平台,搭建了整体仿真模型,并进行了机组起动,升负荷及降负荷、甩负荷过程的模拟。仿真结果与实际过程进行了理论对比分析,证明了模型的正确性。 展开更多
关键词 整体模型 高精度 仿真 多工况
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多工况线性结构稳健拓扑优化设计 预览 被引量:4
5
作者 付志方 赵军鹏 王春洁 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期642-650,共9页
针对实际工程中存在的多工况、载荷不确定的情况,研究了概率方法表示载荷不确定性的多工况线性结构稳健拓扑优化设计方法.基于线弹性位移叠加原理给出了多工况、不确定性条件下结构柔度均值与方差的计算方法,并在此基础上推导了结构灵... 针对实际工程中存在的多工况、载荷不确定的情况,研究了概率方法表示载荷不确定性的多工况线性结构稳健拓扑优化设计方法.基于线弹性位移叠加原理给出了多工况、不确定性条件下结构柔度均值与方差的计算方法,并在此基础上推导了结构灵敏度公式.对于承受M个工况的二维结构,根据每个工况下的柔度均值和方差以及灵敏度信息求出其结构整体的均值、方差及灵敏度信息;而结构在单工况n个不确定载荷下的均值方差及灵敏度信息可以通过求解其在2n个确定性载荷工况下的位移求得.提出了以结构整体柔度均值和标准差的加权和最小为目标、体积约束下的稳健拓扑优化设计方法.数值算例验证了所提方法的正确性和有效性以及载荷不确定、多工况条件下优化设计结果的稳健性.该设计方法可以很方便的推广到三维结构问题. 展开更多
关键词 不确定性 多工况 拓扑优化 概率方法 稳健性
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多工况及动态连续体结构拓扑优化中的工程约束技术 预览 被引量:1
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作者 朱剑峰 龙凯 +2 位作者 陈潇凯 林逸 施国标 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期251-255,共5页
在对经典算例研究的基础上,引入一种工程约束技术来改善多工况和动态连续体结构拓扑优化结果的合理性,该方法是在半径过滤法的基础上增加工程约束条件.数值结果表明,利用工程约束控制技术能很好地解决拓扑优化中结果的合理性及可设计性... 在对经典算例研究的基础上,引入一种工程约束技术来改善多工况和动态连续体结构拓扑优化结果的合理性,该方法是在半径过滤法的基础上增加工程约束条件.数值结果表明,利用工程约束控制技术能很好地解决拓扑优化中结果的合理性及可设计性问题,拓扑优化下的结构材料分布具有明显的一致性特征. 展开更多
关键词 多工况 动态 拓扑优化 工程约束
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热力耦合作用下支撑平台的拓扑优化 预览 被引量:2
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作者 李湘勤 谢军 +1 位作者 刘永明 刘震宇 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第4期227-231,共5页
在光电经纬仪支架结构优化设计中,为了减少支撑平台变形对被支撑对象工作性能的影响,引入连续体拓扑优化技术进行结构设计.对支撑平台结构进行优化设计,使得受载荷时支撑平面的变形量减少.根据两种支撑平台的结构形式及可能工作的环境,... 在光电经纬仪支架结构优化设计中,为了减少支撑平台变形对被支撑对象工作性能的影响,引入连续体拓扑优化技术进行结构设计.对支撑平台结构进行优化设计,使得受载荷时支撑平面的变形量减少.根据两种支撑平台的结构形式及可能工作的环境,建立位移最小热力耦合拓扑优化数学模型.应用材料属性有理近似模型(Rational approximation of material properties,RAMP)对弹性模量及热应力进行插值,并推导目标函数对设计变量的敏度,用Mattab编程,在Comsol脚本环境下对支撑平台结构在三种工况下分别进行拓扑优化设计.对比经验设计结构与拓扑优化设计的结构支撑平面的变形值,结果显示经优化后的结构支撑平面变形明显得到改善,证明了方法的正确性,为支撑平台结构设计提供可靠的理论基础. 展开更多
关键词 支撑平台 拓扑优化 热力耦合 多工况
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序列线性规划方法优化应力约束类桁架结构 预览
8
作者 何少锋 周克民 《华侨大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2013年第6期691-695,共5页
研究类桁架材料在多-Eb2应力约束下拓扑优化分布问题.目标结构为非均匀各向异性连续分布类桁架材料构成的连续体.采用有限元方法进行力学分析,类桁架材料的杆件在结点位置的密度和方向作为设计变量,由结点位置的材料性质插值得到单... 研究类桁架材料在多-Eb2应力约束下拓扑优化分布问题.目标结构为非均匀各向异性连续分布类桁架材料构成的连续体.采用有限元方法进行力学分析,类桁架材料的杆件在结点位置的密度和方向作为设计变量,由结点位置的材料性质插值得到单元内部材料分布.推导相应材料的弹性矩阵和刚度矩阵及敏度信息.将材料体积目标函数和应力约束线性展开,建立优化问题列式.采用序列线性规划数学优化方法优化了杆件分布.该方法的优化结果可以作为进一步形成桁架结构的基础. 展开更多
关键词 拓扑优化 应力约束 多工况 类桁架 序列线性规划
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适用于多工况的多FACTS广域协调控制研究 预览 被引量:3
9
作者 黄柳强 郭剑波 +3 位作者 徐式蕴 刘敏 孙华东 易俊 《电力系统保护与控制》 CSCD 北大核心 2013年第18期1-8,共8页
灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,FACTS)装置在电力系统中应用广泛,开展基于广域测量系统(Wide—area Measurement System,WAMS)的多FACTS协调控制研究是未来FACTS发展的主要方向之一。建立了广域集中协调控制架... 灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,FACTS)装置在电力系统中应用广泛,开展基于广域测量系统(Wide—area Measurement System,WAMS)的多FACTS协调控制研究是未来FACTS发展的主要方向之一。建立了广域集中协调控制架构,采用动态输出反馈控制结构,利用凸多面体的微分包含理论,提出了一种适用于多种工况的多FACTS协调控制算法;针对WAMS信号存在的固有时滞特性分析了算法的时滞裕度,使得算法在裕度范围内均可保证系统稳定运行。最后含SVC和TCSC的多机算例验证了所提算法,表明算法在多种工况中均表现出较好的控制效果,保证系统在强阻尼模式下运行。 展开更多
关键词 灵活交流输电 动态输出反馈 凸多面体微分包含系统 线性矩阵不等式 多工况 时滞
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强夯机臂架应力测试与结构优化 预览 被引量:2
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作者 童水光 蔡琴 +1 位作者 袁铭鸿 张建 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期126-130,139共6页
针对强夯机臂架在复杂工况下结构强度冗余、应力集中、材料耗损大等问题,利用有限元的原理和方法,基于NX平台,建立某型号强夯机模型,确定工作载荷,得到臂架结构多个恶劣工况下变形和应力分析云图;以Optistruct为优化解算器,对臂... 针对强夯机臂架在复杂工况下结构强度冗余、应力集中、材料耗损大等问题,利用有限元的原理和方法,基于NX平台,建立某型号强夯机模型,确定工作载荷,得到臂架结构多个恶劣工况下变形和应力分析云图;以Optistruct为优化解算器,对臂架结构进行多工况下的优化设计.实验结果表明,运用应变电测方法的15个测点获得的实验数据与有限元分析结果误差值小于15%.优化结果满足安全性要求,优化后臂架载荷分布更加合理,最大位移和应力分别减小6.42%和12.48%,节省材料2.38%. 展开更多
关键词 臂架 有限元分析 应力测试 多工况 结构优化
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BP-GA算法对斗轮堆取料机回转平台的结构优化 被引量:4
11
作者 代向歌 彭高明 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2012年第1期 105-108,120,共5页
提出了一种基于BP神经网络和遗传算法(GA)的多工况离散变量结构优化设计方法,并对某斗轮堆取料机回转平台进行优化设计。该方法将多工况问题处理为多约束问题,利用正交试验法选择神经网络训练样本点,通过参数化有限元模型计算出各工... 提出了一种基于BP神经网络和遗传算法(GA)的多工况离散变量结构优化设计方法,并对某斗轮堆取料机回转平台进行优化设计。该方法将多工况问题处理为多约束问题,利用正交试验法选择神经网络训练样本点,通过参数化有限元模型计算出各工况下的样本数据,建立起基于BP神经网络的回转平台数学模型,为遗传算法提供适应度函数,最后运用遗传算法完成寻优计算。结果表明,回转平台自重减轻13.8%,取得了满意的优化效果。 展开更多
关键词 回转平台 结构优化 多工况 离散变量 神经网络 遗传算法
三杆类桁架材料模型多工况最小柔度优化 被引量:2
12
作者 周克民 李霞 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期16-20,共5页
研究了多工况结构柔度最小化方法。提出了3杆类桁架连续体材料模型。推导了该材料的刚度矩阵及其导数。通过优化杆件分布场得到优化的类桁架连续体。克服了目前普遍采用单元的“有”和“无”表示结构拓扑的轮廓粗糙、锯齿状边界问题。... 研究了多工况结构柔度最小化方法。提出了3杆类桁架连续体材料模型。推导了该材料的刚度矩阵及其导数。通过优化杆件分布场得到优化的类桁架连续体。克服了目前普遍采用单元的“有”和“无”表示结构拓扑的轮廓粗糙、锯齿状边界问题。结点位置的杆件密度和方向作为设计变量,杆件在单元内的密度和方向通过结点位置的数值插值得到,并且在单元内连续变化。由于没有抑制中间密度,完全不存在数值不稳定问题。类桁架连续体由于与杆系结构有明确的对应关系,可以合理地转化杆系结构。选择杆件分布场中的部分杆件可以形成杆系结构。如果再进一步作尺寸和形状优化就可以得到最终的拓扑优化结构。 展开更多
关键词 结构优化 拓扑优化 类桁架连续体 柔度 多工况
通用卧式铆接型架支撑台结构拓扑优化设计 预览 被引量:1
13
作者 王明军 谷文韬 +1 位作者 张永红 雷少坤 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第12期 2129-2134,共6页
为了提高铆接精度,将基于变密度法的拓扑优化设计方法和有限元方法应用到某通用卧式铆接型架支撑台结构设计中。以原始支撑台结构在几种典型工况下静力学分析结果为基础,建立了支撑台拓扑优化模型。通过原始结构与各工况下优化后结构... 为了提高铆接精度,将基于变密度法的拓扑优化设计方法和有限元方法应用到某通用卧式铆接型架支撑台结构设计中。以原始支撑台结构在几种典型工况下静力学分析结果为基础,建立了支撑台拓扑优化模型。通过原始结构与各工况下优化后结构对比分析,指出了原始结构的不足,综合各工况优化结果设计出了新支撑台结构。基于有限元分析的对比优化前后的结果表明,新支撑台结构设计在不同工况下应力分布更趋均匀合理,整体刚度显著提高,位移偏移量减小,有利于提高铆接型架铆接精度。 展开更多
关键词 拓扑优化 有限元法 静力分析 变密度法 多工况
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重载操作机钳臂结构多工况拓扑优化设计 预览 被引量:1
14
作者 李刚 宋三灵 张凯 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B04期102-107,共6页
钳臂是重载操作机夹持机构的重要组成部分,其力学性能和疲劳性能直接影响着操作机的正常使用功能。本文针对重载锻压操作机钳臂结构进行了典型工况下的力学性能分析,在此基础上对钳臂结构进行了多工况拓扑优化,给出了材料布局以及力... 钳臂是重载操作机夹持机构的重要组成部分,其力学性能和疲劳性能直接影响着操作机的正常使用功能。本文针对重载锻压操作机钳臂结构进行了典型工况下的力学性能分析,在此基础上对钳臂结构进行了多工况拓扑优化,给出了材料布局以及力的最优传递路径,并进一步进行尺寸优化。结果表明,优化后的钳臂结构在保持良好力学性能的同时,减少了材料用量。 展开更多
关键词 重载操作机 拓扑优化 尺寸优化 多工况
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多工况下结构鲁棒性拓扑优化设计 预览 被引量:11
15
作者 罗阳军 亢战 邓子辰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期227-234,共8页
针对工程中存在多个随机不确定工况载荷作用的情况,将鲁棒性设计思想引入到连续体结构拓扑优化设计,发展和完善不确定性优化理论和计算方法.基于概率模型和SIMP方法,提出以结构柔顺度标准差最小化为目标、具有体积约束的连续体鲁棒性拓... 针对工程中存在多个随机不确定工况载荷作用的情况,将鲁棒性设计思想引入到连续体结构拓扑优化设计,发展和完善不确定性优化理论和计算方法.基于概率模型和SIMP方法,提出以结构柔顺度标准差最小化为目标、具有体积约束的连续体鲁棒性拓扑优化数学模型.通过对目标函数及其灵敏度计算公式的推导,采用数学规划法实现优化问题的求解.数值算例验证了所提优化模型的正确性及算法的有效性,并通过与确定性优化结果的比较,证明鲁棒性拓扑优化能够给出结构柔顺性变异更小的材料分布. 展开更多
关键词 鲁棒性 拓扑优化 多工况 标准差 灵敏度分析
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基于应变能及应力的桥梁结构拓扑优化设计 预览
16
作者 李东斌 刘桂霞 李鸿强 《河北建筑工程学院学报》 CAS 2009年第1期 1-4,11,共5页
桥梁结构一般受到恒载和活载的作用,在结构的拓扑优化过程中,必须考虑载荷的变化.导出了涉及桥梁结构恒载和活载的多载荷工况的应变能灵敏度公式,建立了考虑应力和应变能要求的多约束三维结构优化算法.
关键词 多载荷工况 结构拓扑优化 应变能灵敏度
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类桁架结构的多工况应力约束拓扑优化设计 预览 被引量:1
17
作者 闫凯 周克民 《华侨大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2009年第6期 686-690,共5页
以纤维结点处的密度和方向作为设计变量,迭代过程中将纤维方向调整到主应力方向,有效地避免单元铰接和棋盘格现象.采用三角形单元进行有限元的分析,克服矩形单元对不规则区域划分单元的局限性.采用各向异性材料模型模拟类桁架杆系结构,... 以纤维结点处的密度和方向作为设计变量,迭代过程中将纤维方向调整到主应力方向,有效地避免单元铰接和棋盘格现象.采用三角形单元进行有限元的分析,克服矩形单元对不规则区域划分单元的局限性.采用各向异性材料模型模拟类桁架杆系结构,优化结果用纤维密度连线表示,与实际的杆系结构具有十分相似的对应关系,便于制造.通过典型的算例,证明该方法的有效性和准确性. 展开更多
关键词 拓扑优化 应力约束 多工况 三角形单元
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多工况应力约束下的拓扑优化格栅 被引量:3
18
作者 乔惠云 周克民 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期46-51,共6页
提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作... 提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单工况下材料分布。按照多工况下材料的方向刚度与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则建立多工况下梁(或肋)的拓扑优化分布。经过少量迭代就可以建立优化的材料连续分布场。最后以3个算例演示拓扑优化的过程,并给出结点处梁的密度和方向分布。 展开更多
关键词 拓扑优化 多工况 应力约束 格栅
涉及恒载和活载的桥梁结构拓扑优化设计 预览 被引量:1
19
作者 荣见华 李东斌 庄才敖 《长沙理工大学学报:自然科学版》 CAS 2008年第1期 25-31,共7页
桥梁结构一般受到恒载和活载的作用,在其结构的拓扑优化过程中必须考虑载荷的变化.为了解决桥梁结构拓扑优化的应用问题,首先给出了桥梁结构的优化数学模型,结构活载采用效率活载替代;而后导出了涉及桥梁结构恒载和活载的多载荷工... 桥梁结构一般受到恒载和活载的作用,在其结构的拓扑优化过程中必须考虑载荷的变化.为了解决桥梁结构拓扑优化的应用问题,首先给出了桥梁结构的优化数学模型,结构活载采用效率活载替代;而后导出了涉及桥梁结构恒载和活载的多载荷工况的位移灵敏度公式,建立了考虑应力和位移要求的多约束三维结构优化算法.给出的两个拱桥仿真算例验证了方法的有效性和正确性. 展开更多
关键词 多载荷工况 结构拓扑优化 拱桥 应力约束 位移灵敏度
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多工况下机翼结构优化设计方法研究 预览 被引量:7
20
作者 王伟 杨伟 +1 位作者 赵锋 赵美英 《强度与环境》 2007年第3期 18-22,共5页
从工程实际需要出发,提出了一种考虑了位移约束、应力约束与稳定性的机翼多工况优化方法.将多工况问题转化为多约束问题,对各种约束进行合理分类,利用最大约束法对约束进行合理的消减,使用复合形法对结构进行优化.算例结果表明,所提方... 从工程实际需要出发,提出了一种考虑了位移约束、应力约束与稳定性的机翼多工况优化方法.将多工况问题转化为多约束问题,对各种约束进行合理分类,利用最大约束法对约束进行合理的消减,使用复合形法对结构进行优化.算例结果表明,所提方法可行,结果正确,对加快结构优化技术的实际工程应用有着很高的价值. 展开更多
关键词 多工况 结构优化 复合形 多约束
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