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应用数学期刊 | 特刊荐读:结构工程和应用的计算优化

期刊:Journal of Optimization Theory and Applications

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1.通过多尺度方法进行增材制造的分层填充

标题:Hierarchical Infills for Additive Manufacturing Through a Multiscale Approach

DOI:10.1007/s10957-020-01685-y


文章导读:通过均质化和优化展示了用于增材制造的分层填充的数值方法。指定形状和分级阶段,通过数值均匀化计算分层填充物各层的宏观性质。然后,提出了一个多材料优化问题,以找到指定离散候选集的分布,能够在有限体积分数下使待打印对象的结构刚度最大化。该公式附加额外的倾覆约束条件,以实现在稳定配置中抵抗重力的目的。展示了如何利用数值模拟解决设计中的自支撑正交各向异性菱形填充和刚性各向同性三角形填充问题。


应用P1.jpg

Stresses in the printed objects for P=2 kN (deformed shapes with magnification factor = 100): triangular infill (a); elongated rhombic infill (b)


2.利用统计方法优化梁动态损伤检测中传感器布置

标题:Optimal Sensors Placement in Dynamic Damage Detection of Beams Using a Statistical Approach

DOI:10.1007/s10957-020-01761-3

文章导读:结构监测是土木工程的核心,优化传感器布置对准确监测可用数据以及优化传感器设置成本至关重要。基于此,我们主要关注具有不确定损伤的梁式结构的动力响应识别。特别使用高斯分布的随机损伤参数来描述非局部损伤。此外,基于损伤发生概率和检测损伤概率之间的比较,提出了一种选择传感器最佳放置数量的方法,其中前者可根据随机参数的已知分布进行评估,而后者利用摄动方法提供的闭合渐近解进行评估。展示的研究案例表明所提议的程序能够可靠的检测最小传感器数量,从而使监测精度(通过测量两种概率之间差异的误差函数估计)不大于控制小值。


PIC2.jpg

Representation of |ϕ1i(xk)| for different values of the number ns of sensors


3.基于全局/局部建模方法的翼盒多尺度最小重量设计

标题: Multi-scale Least-Weight Design of a Wing-Box Through a Global/Local Modelling Approach

DOI:10.1007/s10957-020-01693-y

文章导读:本文提出了一种基于全局-局部建模以多尺度优化轻量化结构的策略。该方法应用于在民用飞机的真实机翼结构上。机翼的初步设计可以表述为一个约束优化问题,涉及不同结构尺度下的若干要求。拟议的策略有两个主要特点:首先,从一般意义上表述问题,包括每个问题中涉及的所有设计变量。其次,考虑了两个尺度:(i)使用低保真度数值模型的宏观结构尺度;(ii)介观结构尺度(或组件级),其中涉及增强模型。特别是在全局和局部尺度上评估结构响应,避免使用近似分析方法。我们将全局参数和局部有限元模型与内部遗传算法相结合,仅为最关键的结构区域创建细化模型,并通过专用子建模方法与全局模型相关联。

应用P2.jpg


a Ribs orientations in the in-board and out-board wing regions; b example of a stringer interruption before the front spar; c geometrical parameters of the spar-cap cross-section (left) and of the stringer cross-section (right)

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