考虑表面层异质及其不确定性的增材制造结构拓扑优化方法

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 增材制造研究现状

1.2.1 金属增材制造技术研究现状

1.2.2 增材制造约束研究现状

1.3 制造不确定性的研究现状

1.4 面向增材制造的拓扑优化方法

1.4.1 拓扑优化方法的研究现状

1.4.2 拓扑优化方法参数化模型的研究现状

1.5 本文主要研究内容

2 基于SIMP-MMC混合的结构拓扑优化方法

2.1 引言

2.2 混合拓扑优化方法

2.2.1 优化模型

2.2.2 敏度分析

2.3 基于SIMP-MMC的混合拓扑优化方法过程

2.3.1 基于SIMP方法快速寻找拓扑优化构型

2.3.2 识别几何特征

2.3.3 MMC方法优化边界形状

2.3.4 MMC优化结果转换成CAD模型

2.4 数值算例

2.4.1 算例1:悬臂梁问题

2.4.2 算例2:拱桥结构问题

2.5 小结

3 考虑表面层异质的增材制造拓扑优化方法

3.1 引言

3.2 表面层异质的表示方式

3.2.1 材料模型

3.2.2 两步过滤方法

3.2.3 过滤

3.2.4 梯度范数

3.2.5 表面层厚度

3.2.6 插值函数

3.3 考虑表面层异质的静力学拓扑优化方法

3.3.1 优化问题

3.3.2 敏度分析

3.3.3 数值算例

3.4 考虑表面层异质的动力学拓扑优化方法

3.4.1 优化问题

3.4.2 敏度分析

3.4.3 数值算例

3.5 小结

4 考虑增材制造表面层异质的稳健性拓扑优化方法

4.1 引言

4.2 几何不确定性的表示方式

4.3 摄动有限元法

4.4 优化问题

4.5 敏度分析

4.5 数值算例

4.5.1 算例1：MBB梁

4.5.2 算例2：拱形结构

4.6 小结

结 论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢

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