考慮幾何非線性的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)及其工程應(yīng)用研究.pdf

1、本文在分析和總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)外結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化研究工作的基礎(chǔ)上，針對考慮幾何非線性的空間剛架結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)開展研究。 文章基于非線性有限元理論，采用全拉格朗日(TotalLagrange)描述法，考慮高階非線性項(xiàng)的影響，推導(dǎo)了空間梁單元的幾何非線性切線剛度矩陣。推導(dǎo)了考慮幾何非線性項(xiàng)的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化位移靈敏度和應(yīng)力靈敏度計(jì)算列式。在空間剛架結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵的一項(xiàng)工作就是計(jì)算應(yīng)力靈敏度，在計(jì)算應(yīng)力對剛架結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量—

2、—結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的靈敏度時(shí)，需用到單元?jiǎng)偠染仃噷Y(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)。為了簡化計(jì)算、方便編程，本文采用半解析法來計(jì)算剛架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力靈敏度?；谖灰茀f(xié)調(diào)，提出了一種虛擬剛度單元，模擬空間剛架結(jié)構(gòu)梁單元之間的偏移搭接問題，從而能更加準(zhǔn)確地模擬實(shí)際的結(jié)構(gòu)。編制了空間剛架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)程序(3DFEM-OPT.FOR)，并利用編制的優(yōu)化程序?qū)δ炒笮投份喍?取料機(jī)前臂架在最大應(yīng)力約束條件下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)；在形狀優(yōu)化的基礎(chǔ)上，采用二次優(yōu)化技術(shù)，對結(jié)構(gòu)的截