显式几何描述下考虑非概率不确定性的连续体结构拓扑优化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11732004
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    330.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0806.材料和结构的优化设计、制造与可靠性
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Structural topology optimization considering uncertainty has become a hot research topic due to the existence of scattering of material properties, manufacture error, load perturbation and the limitation of human knowledge. However, for topology optimization of continuum structures under non-probabilistic uncertainty description, which has immense potential in engineering application, some challenging problems such as fail-safe design and optimization, multi-scale optimization, the issue of the confidence of an optimal solution and the computability of the corresponding optimization formulations have not been well addressed yet. In this project, it is intended to resolve the aforementioned challenging problems from a new perspective through describing the structural geometry/topology in an explicit way, which is completely different from the geometry description schemes in traditional topology optimization frameworks. The theories and methods developed in this project can not only help advance the frontier of structural topology optimization but also provide efficient tools for the solution of practical engineering problems.
由于材料性能分散、制造误差、荷载波动、认知能力有限等因素的存在,近年来考虑不确定性的结构拓扑优化研究成为了一个前沿研究热点。但对于具有重要应用背景的、考虑非概率描述不确定性的连续体结构拓扑优化,仍有诸如失效-安全设计、多尺度优化设计、优化结果的可置信性以及优化模型的可计算性等挑战性问题没有得到很好的解决。在本项目中,我们拟突破传统的基于隐式几何/拓扑描述的拓扑优化框架,转而从结构几何/拓扑显式描述这一全新思路出发,对考虑不确定性的连续体结构拓扑优化开展系统研究,在此基础上发展优化理论和数值方法,以期为破解前述挑战性问题提供有效解决方案。本项目研究对于推进结构拓扑优化研究的前沿进展以及工程应用均具有重要意义。

结项摘要

针对具有重要应用背景的、考虑非概率描述不确定性的连续体结构拓扑优化问题,基于结构几何/拓扑显式描述这一全新思路开展了系统研究,通过发展相关的基础理论与关键算法,为解决了高鲁棒性多尺度点阵结构优化设计、结构失效-安全性能优化以及考虑不确定性的结构极值响应分析中的一些难点问题提供了新思路,推进了不确定性优化与结构拓扑优化交叉领域的前沿进展,为运用拓扑优化方法进行具有高鲁棒/可靠性的创新产品和高端装备设计提供了科学基础和方法支撑。相关研究工作已在计算力学顶级期刊《Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 》(CMAME)、《International Journal for Numerical Methods in Engineering》(IJNME)等上发表,代表性论文引用量位居所发表期刊的前列。项目成果还为国家重点发展装备研制提供了重要支撑。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Design of optimized architected structures with exact size and connectivity via an enhanced multidomain topology optimization strategy
通过增强的多域拓扑优化策略设计具有精确尺寸和连接性的优化架构结构
  • DOI:
    10.1007/s00466-020-01961-8
  • 发表时间:
    2021-01-30
  • 期刊:
    COMPUTATIONAL MECHANICS
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Liu, Chang;Du, Zongliang;Guo, Xu
  • 通讯作者:
    Guo, Xu
Explicit Topology Optimization with Moving Morphable Component (MMC) Introduction Mechanism
通过移动可变形组件 (MMC) 引入机制进行显式拓扑优化
  • DOI:
    10.1007/s10338-021-00308-x
  • 发表时间:
    2022-01-31
  • 期刊:
    ACTA MECHANICA SOLIDA SINICA
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Cui, Tianchen;Du, Zongliang;Guo, Xu
  • 通讯作者:
    Guo, Xu
Topology optimization of plate structures using plate element-based moving morphable component (MMC) approach
使用基于板单元的移动可变形组件 (MMC) 方法对板结构进行拓扑优化
  • DOI:
    10.1007/s10409-020-00944-5
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    ACTA MECHANICA SINICA
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Cui Tianchen;Sun Zhi;Liu Chang;Li Linyuan;Cui Ronghua;Guo Xu
  • 通讯作者:
    Guo Xu
Explicit Topology Optimization Design of Stiffened Plate Structures Based on theMoving Morphable Component (MMC) Method
基于移动变形分量(MMC)方法的加筋板结构显式拓扑优化设计
  • DOI:
    10.32604/cmes.2023.023561
  • 发表时间:
    2023-01-01
  • 期刊:
    CMES-COMPUTER MODELING IN ENGINEERING & SCIENCES
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Jiang, Xudong;Liu, Chang;Guo, Xu
  • 通讯作者:
    Guo, Xu
An Optimization Approach for Stiffener Layout of Composite Stiffened Panels Based on Moving Morphable Components (MMCs)
基于移动可变形部件(MMC)的复合材料加筋板加劲肋布局优化方法
  • DOI:
    10.1007/s10338-020-00161-4
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Mechanica Solida Sinica
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Sun Zhi;Cui Ronghua;Cui Tianchen;Liu Chang;Shi Shanshan;Guo Xu
  • 通讯作者:
    Guo Xu

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其他文献

四川盆地雷暴大风雷达回波特征统计分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张琪
上海市规模以上工业企业CO2排放量测算与分析研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭旭;吴开亚
  • 通讯作者:
    吴开亚
生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘双江;姜成英;郭旭;刘艳阳
  • 通讯作者:
    刘艳阳
周期性材料非经典热传导时空间多
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洪武*;张盛;郭旭
  • 通讯作者:
    郭旭
农村土地产权制度变迁与乡村空间转型——以苏南为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭旭;赵琪龙;李广斌
  • 通讯作者:
    李广斌

其他文献

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第一届全国数据驱动计算力学研讨会
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第五届全国固体力学青年学者学术研讨会
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  • 财政年份:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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