基于进化步长控制的渐进结构优化方法研究及应用

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文题目基于进化步长控制的渐进结构优化方法研究及应用(英文)ResearchandApplicationofEvolutionaryStructuralOptimizationMethodBasedonControlforEvolutionaryStepLength研究生学号:122011558研究生姓名:李应弟指导教师姓名、职务:匡兵副教授申请学位门类:工学硕士学科、专业名称:机械工程提交论文日期:2015年4月论文答辩日期:2015年6月独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任&本人签名:关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即.•研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件

3、，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在_年解密后适用本授权书。摘要摘要渐进结构优化方法（ESO方法）是结构拓扑优化的重要方法之一。ESO方法基本思想简单，优化过程中不产生中间密度，拓扑构形清晰，易于工程应用，但易于陷入局部最优。因此，为了提高ESO方法的全局寻优能力，本文针对单元密度的进化步长进行研究，确定了单元密度进化步长的控制函数，引入双向渐进结构优化方法、灵敏度再分配技术和奇异单元判断准则，提出了改进ESO方法，并进行了改进ESO方法的应用研究。

4、主要研究工作包括以下几个方面：1.单元密度进化步长控制模型的确定。按照单元密度对结构性能的影响将单元分为主要单元、次要单元和一般单元，并给出了单元权重系数的计算方法。根据单元密度对结构性能的影响规律，分析单元密度进化步长的控制要求，并按照控制要求建立几种控制模型，以控制单元的删除速率。通过两个算例，对几种控制模型的结构优化结果进行分析比较，确定了一种综合性能较好的单元密度进化步长控制模型。2.提出了基于进化步长控制的渐进结构优化方法。针对ESO方法可能会由于误删单元导致优化失败的问题，引入双向渐进结构优化方法，通过添加单元避免在优化过程中误删单元。采用灵敏度再分配技

5、术抑制棋盘格式以获得更平滑的优化构形。针对在结构优化中某些单元被删除后会导致结构柔顺度突变的问题，在优化前期引入奇异单元判断准则恢复误删单元，以提高ESO方法的全局寻优能力。最后，通过算例验证了所提出方法的有效性。3.基于进化步长控制的渐进结构优化原型系统的实现。基于Matlab平台开发了基于进化步长控制的渐进结构优化原型系统，并利用该原型系统对轴承支座和某公司公交车的钢板弹簧吊耳支座进行了优化设计，验证本文方法的工程实用性。关键词：渐进结构优化方法灵敏度误差单元密度进化步长权重系数奇异单元IAbstractAbstractEvolutionarystructura

6、loptimization(ESO)methodisoneofthemostimportantstructuraltopologyoptimizationmethods.ESOmethodhasasimplebasicidea,nomiddledensityintheprocessofoptimization,andaclearthetopologyform,whichissuitableforengineeringapplication,butiseasilyfallintolocaloptimal.Therefore,inordertoimprovetheabi

7、lityofglobaloptimizationforESOmethod,ControlmodelofevolutionarysteplengthofelementdensityandanimprovedESOmethodaredevelopedanalyzingevolutionarysteplengthofelementdensity.TheimprovedESOmethodisbasedonbi-directionalevolutionarystructuraloptimizationmethod,sensitivityredistributiontech