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1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1研究背景和研究目的

传统的产品设计流程是一个人工反复进行设计的过程，其周期长、耗费高，已经完全不能满足现代产品设计的要求。随着计算机软硬件技术的发展，cae技术日趋成熟，其中一个非常重要的组成部分——结构优化技术已经广泛应用于航空航天、汽车等工业领域，并且发展出了以结构优化技术为驱动的产品设计过程。结构拓扑优化是结构优化领域中最具研究价值的一个方向，其工作机理是在满足给定约束条件的情况下，寻求产品设计域的最优材料分布，以求得到一个最优拓扑形式，其在结构的概念设计阶段具有非常重要的指导性意义。本项目吊钩结构在工作过程中需承受多种载荷工况作用，设计需要同时满足刚度和振动频率要求，还要兼顾轻量化的目的。因此，拟采用结构拓扑优化技术优化设计吊钩结构，以求满足其实用、安全性等工作要求。

1.2国内外研究现状

目前，根据优化对象的不同，结构拓扑优化可以分为连续体拓扑优化和离散结构拓扑优化。离散体拓扑优化设计的研究最早可以追溯到1904年，michell^[1]成功地将解析法引入到结构优化设计中，提出了 michell 准则，并以此定义了michell桁架。连续体结构拓扑优化是把优化空间的材料离散成有限个单元（壳单元或者体单元），通过不同的拓扑优化算法在设计空间中寻求最有效的单元，从而实现拓扑优化。连续体结构拓扑优化问题因其建模的复杂性和求解困难，研究起步较晚，是目前工程优化领域的热点问题，本项目也将以连续体结构拓扑优化作为研究方向。

（1）拓扑优化建模方法

2. 研究的基本内容与方案

2.研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究基本内容

本课题主要研究一种结构拓扑优化方法，对拓扑优化方法的数学模型进行推导和构建。基于以上工作，完成matlab 程序的编写，对算例优化结果进行分析，分析不同条件下的优化结果；利用hypermesh软件对吊钩结构进行拓扑优化设计，再结合实际对优化结果进行三维重构。

2.2研究目标

通过对拓扑优化算法进行研究，构建拓扑优化模型，提出模型的求解算法和数值过滤方法并对其进行分析。利用拓扑优化软件实现吊钩结构的轻量化设计。

2.3拟采用的技术方案及措施

①相关资料收集

3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1-2周阅读相关文献，了解国内外拓扑优化理论的发展，完成开题报告；

第3周掌握结构拓扑优化问题建模、求解；

第4周熟悉并掌握matlab软件的使用；

4. 参考文献（12篇以上）

4.阅读的参考文献不少于15篇

[1] michell agm. the limits of economy ofmaterial inframe structure [j]. philo. m., 1904, 6 (8):

589 - 597.

[2] bendsoe m.p,kikuchi n.generatingoptimal topologies in structural design using a homogenization method. computermethods in applied mechanics and engineering, 1988, 71:197~224.