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幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計 版權信息
- ISBN：9787577214856
- 條形碼：9787577214856 ; 978-7-5772-1485-6
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計 本書特色
本書涵蓋內容廣，是近幾年拓撲優化設計領域關注的熱點與難點，本書系統研究多功能結構復雜幾何構形的成形。目前在市場上還未見從設計層面兼顧制造的多功能結構設計制造一體化方面的書籍。
幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計 內容簡介
本書共有八章，分別為引言、制造工藝約束、微觀結構設計、宏觀結構設計、宏微結構一體化設計、面向增材制造的結構跨尺度設計、結構智能設計方法和設計平臺構建。全書詳細介紹增材制造約束及其在結構優化設計中的參數處理方法，研究微觀結構等效模型構建方法，探討給予傳統拓撲優化方法進行宏微觀結構一體化設計方法，在此基礎上引入制造約束，研究增材制造約束下的多功能結構設計方法，并建立通用設計平臺。*后，給出所有相關的優化設計代碼。
幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計 前言
多胞結構設計是在微觀尺度上模擬分子點陣構型而設計出來的有序超輕多孔結構，可表現出超輕量化、高比強度、高特定剛度、吸能、減振等力學特性，在現代航空航天、汽車制造、醫學等領域的高性能部件設計中得到廣泛關注與應用。在高性能部件的設計與制造中，由于部件苛刻的服役環境和制造工藝的要求，部件的設計與制造日趨復雜，其復雜性主要表現為“材料結構性能”的耦合。從概念設計而言，多胞結構的性能是材料/幾何/結構在宏觀層面的功能具體化；從性能設計而言，多胞結構的性能即為調整材料在微觀、宏觀結構內的空間布局，以及設計胞體內部、胞體之間的幾何特征形狀；從制造而言，多胞結構設計即為在制造空間表達多胞結構的幾何特征。因此，在微觀單胞內、單胞間調控其幾何特征空間位姿成為多胞結構功能設計亟待解決的難題。近年來，作者先后獲批與多胞結構性能設計有關的國家自然科學基金項目以及其他項目，在這些科研項目的支持下，取得了自成體系的研究成果，本書就是上述研究成果的結晶。本書從多胞結構設計的復雜性出發，圍繞幾何特征對多胞結構設計理論和方法進行系統、深入地研究，全書覆蓋多方面的內容，主要包括基于桿、梁等基本單元的單胞結構設計；基于插值理論的單胞優化代理模型；基于單胞性能數據驅動的多胞結構設計、多胞結構拓撲優化計算框架；單胞的力學矩陣重構方法、多胞結構的頻率響應設計；基于子結構方法的周期性多胞結構設計；基于桿單元的桁架多胞結構設計；基于約束阻尼的吸能多胞結構設計等。此外，由于涉及宏觀、微觀等多個尺度的多胞結構設計正處在不斷研究和探索之中，本書也介紹了國內外相關領域的研究進展。本書在編寫過程中得到了多方面的支持、鼓勵和幫助。華中科技大學人工智能與自動化學院的肖人彬教授多次參與本書的討論，并給出了很多寶貴意見。華中科技大學機械科學與工程學院夏涼教授對本書中理論和方法的完善提出了詳細的指導。作者在此向他們表示衷心的感謝。本書的出版得到國家自然科學基金面上項目(52275266)以及湖北省教育廳重點項目(D20121701)的支持，上述科研項目的支持為作者創造了寬松的學術氛圍和研究環境，在此表示深深的感謝并致以敬意。多胞結構設計是結構拓撲優化設計科學的前沿領域課題，涉及眾多跨學科的知識，既富有吸引力，又頗具挑戰性，目前正處在不斷的探索之中。本書對這一前沿課題的研究和探索可能存在不足之處，我們熱忱地希望讀者提出批評和指正意見。
幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計 目錄
1緒論(1)1.1多胞結構拓撲結構設計及其復雜性(1)1.2多胞結構研究進展及其分析(3)1.2.1結構設計方法(4)1.2.2基于幾何特征的結構設計(6)1.2.3考慮制造的多胞結構設計(7)1.3多胞結構優化設計的典型應用(8)1.3.1航空航天領域的應用(9)1.3.2醫療領域的應用(10)1.3.3車輛設計領域的應用(11)1.3.4其他應用(13)1.4問題分析(15)1.5多胞結構研究前景(16)參考文獻(17)2幾何參數驅動的單胞結構設計(29)2.1概述(29)2.2基本單元(33)2.2.1桿單元(33)2.2.2梁單元(34)2.2.3矩形單元(37)2.2.4六面體單元(39)2.3單胞設計方法(41)2.3.1均勻化方法(42)2.3.2超單元法(44)2.3.3自由度縮減(46)2.4單胞結構設計(48)2.4.1基于均勻化方法的單胞結構設計(48)2.4.2基于子結構的單胞設計(49)2.5本章小結(50)參考文獻(50)3基于單胞的優化代理模型(53)3.1結構優化代理方法概述(53)3.2幾何參數下的單胞密度映射(56)3.3基于彌散插值方法的力學矩陣重構(57)3.4基于分段樣條插值方法的矩陣重構(59)3.5懲罰因子(61)3.6單胞優化代理模型(61)3.7數值算例(63)3.7.1單胞樣本構建(63)3.7.2基于彌散插值的代理模型精度分析(64)3.7.3基于分段樣條插值的計算精度(67)3.8本章小結(71)參考文獻(71)幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計目錄4單胞數據驅動的結構拓撲優化方法(75)4.1數據驅動的多胞結構設計概述(75)4.2設計變量與單胞矩陣(78)4.3多胞結構優化模型(80)4.4變量更新方法(81)4.5單胞數據驅動的結構優化方法(83)4.6優化實例(84)4.6.1優化代理模型計算精度(84)4.6.2二維懸臂梁結構設計(89)4.6.3三維簡支梁結構設計(91)4.6.4三維懸臂梁設計(93)4.7本章小結(95)參考文獻(95)5多胞結構的頻率響應性能設計方法(99)5.1引言(99)5.2單胞結構力學矩陣重構(102)5.3單胞優化模型構建(104)5.4多胞結構頻率響應設計優化模型(105)5.5靈敏度分析(106)5.6單胞優化代理模型構建與分析(107)5.7優化計算實例(115)5.7.1兩端固定梁的頻率設計(115)5.7.2懸臂梁結構設計(118)5.7.3三維支撐塊結構的頻率設計(121)5.8本章小結(124)參考文獻(124)6周期性多胞結構拓撲設計優化方法(128)6.1周期性結構設計概述(128)6.2子結構凝聚與反求(132)6.3周期性多胞結構優化模型(132)6.3.1宏觀結構優化模型(133)6.3.2周期性單胞構型設計模型(133)6.4靈敏度分析(134)6.5周期性多胞結構的設計方法(135)6.6優化實例(136)6.6.1懸臂梁結構設計(136)6.6.2雙端固支梁結構設計(139)6.7本章小結(143)參考文獻(143)7桿單胞驅動的多胞結構設計(147)7.1引言(147)7.2考慮空間位姿的桿單元重構(149)7.3基于桿單元的單胞結構設計模型(150)7.4基于桿單元的連接矩陣(153)7.5桿單胞驅動的多胞結構設計(154)7.5.1優化模型定義(154)7.5.2靈敏度分析(156)7.6桿單胞構建(156)7.6.1桿單胞修正(156)7.6.2桿單胞自支撐性構建(158)7.7優化實例(162)7.7.1二維懸臂梁設計(162)7.7.2三維支架設計(166)7.8本章小結(168)參考文獻(169)8自定義單胞的約束阻尼結構設計(174)8.1引言(174)8.2約束阻尼的有限元基礎知識(177)8.3自定義單胞的優化代理模型(180)8.4約束阻尼結構的設計(185)8.4.1基于SIMP方法的阻尼結構設計(185)8.4.2基于RAMP方法的阻尼結構設計(186)8.5計算實例(187)8.5.1優化代理模型的計算精度分析(188)8.5.2懸臂梁設計(192)8.5.3OC方法與MMA的對比(196)8.5.4結構性能試驗(199)8.6本章小結(202)參考文獻(202)
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幾何特征演化驅動的多胞結構拓撲優化設計 作者簡介
吳紫俊，男，博士，副教授、碩士研究生導師。畢業于華中科技大學機械科學與工程學院，現就職于武漢紡織大學機械工程與自動化學院。主講增材制技術課程。主持國家自然科學基金面上項目1項、湖北省教育廳重點項目1項、橫向課題4項、教研項目2項。累計發表SCI、EI等文章20余篇，國家發明專利3項（授權1項）。
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