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基于点密度插值的拓扑优化密度过滤方法研究
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作者 丁胜勇 范勇 杨广栋 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2788-2798,共11页
在基于密度描述的拓扑优化方法中,棋盘格式和灰度单元等数值不稳定问题严重影响着优化构型的可制造性和实用性.为了解决这些问题,提出了一种改进的密度过滤方法.该方法首先将正方形单元中心点处密度作为设计变量,并利用点插值方法获取... 在基于密度描述的拓扑优化方法中,棋盘格式和灰度单元等数值不稳定问题严重影响着优化构型的可制造性和实用性.为了解决这些问题,提出了一种改进的密度过滤方法.该方法首先将正方形单元中心点处密度作为设计变量,并利用点插值方法获取设计域内光滑连续的材料密度分布.然后,将单元平均密度作为过滤后的单元物理密度用于结构刚度计算.因此,改进的密度过滤仍是一种线性过滤方法,仅需在经典密度过滤基础上进行简单修改.本文方法的核心在于利用了Voronoi图的最邻近原则,该原则使得目标单元中心处的点密度对该单元内任意点的密度插值权重最大.进一步地,通过在点插值权重函数中引入一个优化参数,达到控制灰度单元比例和确保收敛稳定性的目的.与Heaviside映射过滤不同,该优化参数并不会增加优化问题的非凸性,导致优化求解的收敛性变差.同时,改进的密度过滤天然具有保体积特性,有效避免了类似Heaviside映射过滤中迭代振荡现象的发生.最小柔顺化问题的算例结果表明,改进的密度过滤通过优化参数的改变,既可避免棋盘格式,又能获得接近理想的0~1分布的优化结果.而且,相较于Heaviside映射过滤,其在求解过程中具有更好的鲁棒性及优化效率. 展开更多
关键词 拓扑优化 密度过滤 棋盘格式 灰度单元 点插值方法
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一种改进的密度过滤拓扑优化方法
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作者 周健松 李海艳 《机电工程技术》 2023年第10期129-131,140,共4页
目前拓扑优化的密度过滤是基于单元距离的卷积算法解决有限元的棋盘格问题,但其产生大量灰色模糊区域(非0-1解),不利于后续实际工程应用,往往需要后处理才能得到清晰的结果特征。为提高拓扑优化效率,同时减少灰色区域的影响,提出一种各... 目前拓扑优化的密度过滤是基于单元距离的卷积算法解决有限元的棋盘格问题,但其产生大量灰色模糊区域(非0-1解),不利于后续实际工程应用,往往需要后处理才能得到清晰的结果特征。为提高拓扑优化效率,同时减少灰色区域的影响,提出一种各向异性的密度过滤算法。基于图像存在不连续特征的概念,拓扑优化结果得到的边界也应该保留一定的不连续性,因此各向异性的密度过滤将有限元之间密度差值和距离作为权重系数,有效减少边界的单元生成灰色区域的可能性,减少拓扑优化的后处理工作。利用各种常见的拓扑优化模型进行验证。结果表明:所提方法可有效解决拓扑优化常见的棋盘格、网格依赖性以及灰色模糊区域的情况;与传统的密度过滤方法相比,所提方法仅用15%的时间即可得到目标柔度降低10%的拓扑优化结果。 展开更多
关键词 拓扑优化 各向异性 密度过滤
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基于Heaviside密度和灵敏度过滤的多位移约束结构拓扑优化 被引量:5
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作者 张新超 荣见华 +2 位作者 陈晨晨 唐治丽 何肖盼 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第2期57-62,共6页
针对位移约束重量最小的有限元结构优化问题,结合独立、连续、映射(ICM)方法和体积不变的Heaviside密度过滤技术以及灵敏度过滤方法,建立了一套高效的位移近似表达式.结合多位移约束措施和对偶理论,形成了一种基于Heaviside密度和灵敏... 针对位移约束重量最小的有限元结构优化问题,结合独立、连续、映射(ICM)方法和体积不变的Heaviside密度过滤技术以及灵敏度过滤方法,建立了一套高效的位移近似表达式.结合多位移约束措施和对偶理论,形成了一种基于Heaviside密度和灵敏度过滤的多位移约束结构拓扑优化方法.算例的结果证明了此方法的有效性和高效性,并且能够得到清晰的0/1分布. 展开更多
关键词 拓扑优化 Heaviside密度过滤 灵敏度过滤 多位移约束
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改进密度耦合的稀疏拉格朗日FDF方法模拟Sandia火焰E 被引量:1
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作者 黄立航 朱旻明 叶桃红 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期589-595,604,共8页
采用稀疏拉格朗日过滤密度函数(稀疏FDF)方法,对Sandia火焰E进行了模拟.运用稀疏颗粒蒙特卡洛方法求解标量的FDF方程,采用广义多维映射条件(MMC)模型保证混合的当地性.将现有稀疏FDF方法中的密度耦合方法作了改进,以颗粒上等效焓源项的... 采用稀疏拉格朗日过滤密度函数(稀疏FDF)方法,对Sandia火焰E进行了模拟.运用稀疏颗粒蒙特卡洛方法求解标量的FDF方程,采用广义多维映射条件(MMC)模型保证混合的当地性.将现有稀疏FDF方法中的密度耦合方法作了改进,以颗粒上等效焓源项的条件平均值作为源项直接耦合到大涡模拟(LES)求解的等效焓输运方程中.模拟结果表明,改进的密度耦合方法比较合理,可以减少LES结果的偏差,计算结果与实验结果符合得很好. 展开更多
关键词 大涡模拟(LES) 过滤密度函数(FDF) 密度耦合 多维映射条件(MMC)混合模型
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全柔性微型机构的拓扑优化设计技术研究 被引量:12
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作者 罗震 郭文德 +1 位作者 蒙永立 陈立平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期617-625,共9页
提出一种全柔性机构拓扑优化设计的新方法。用折衷规划法建立了柔性机构的多目标优化设计模型,在优化目标中引入运动学函数和结构函数分别表示柔性机构设计对机构柔性和结构刚度的要求,并采用伴随敏度分析法进行优化设计的敏度分析。将... 提出一种全柔性机构拓扑优化设计的新方法。用折衷规划法建立了柔性机构的多目标优化设计模型,在优化目标中引入运动学函数和结构函数分别表示柔性机构设计对机构柔性和结构刚度的要求,并采用伴随敏度分析法进行优化设计的敏度分析。将传统凸规划方法中的移动渐近线方法(MMA)推广到连续体的结构拓扑优化设计中,并形成一种新的具有全局收敛特点的移动渐近线方法(GCMMA)。对柔性机构拓扑优化设计中出现的数值计算困难问题进行了分析和研究,并提出一种改进的SIMP密度-刚度插值模型,该模型能有效消除机构中出现的棋盘格式和网格依赖性,并能明显减弱单点铰链连接问题。通过典型算例证明了本文方法的有效性,并对算例结果进行了快速原型制造。 展开更多
关键词 柔性机构 拓扑优化 多目标优化 移动渐近线方法 密度过滤技术
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高密度微气泡过滤快速分离城市景观水体藻类 被引量:1
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作者 徐竟成 刘伟 +2 位作者 曹海花 龚成晨 魏巧玲 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期14-17,共4页
针对城市景观水体夏秋季节易发生藻华现象,且藻类密度小,常规方法难以去除的特点,采用高密度微气泡层的表面吸附及过滤截留作用,实现细小藻类的迅速捕集和分离去除。试验结果表明:当气液混合泵压强为0.42 MPa时,系统产生的微气泡平均直... 针对城市景观水体夏秋季节易发生藻华现象,且藻类密度小,常规方法难以去除的特点,采用高密度微气泡层的表面吸附及过滤截留作用,实现细小藻类的迅速捕集和分离去除。试验结果表明:当气液混合泵压强为0.42 MPa时,系统产生的微气泡平均直径为72.0μm,数量密度达到2.1×108个/L;在水力负荷为5 m/h、溶气水回流比为130%的优化运行条件下,对叶绿素a的平均去除率达到93.4%。作为上海世博会期间景观水体藻类暴发的应急处理技术之一,可为城市景观水体的水质控制提供应用借鉴和技术参考。 展开更多
关键词 城市景观水体 除藻 密度微气泡过滤 快速分离
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The Neglected Significance of Glomerular Density as a 5-year Progression Indicator for IgA Nephropathy 被引量:4
7
作者 陈振杰 李航 +8 位作者 蔡建芳 张鑫 李超 邹佩美 李明喜 陈丽萌 李雪梅 李学旺 文煜冰 《Chinese Medical Sciences Journal》 CAS CSCD 2017年第3期145-151,共7页
Objective To investigate whether glomerular density (GD) could be an independent prognostic factor for patients of IgA nephropathy with estimated glomerular filtration rate (eGFR) of 30 to 60 ml/min per 1.73 m2, ... Objective To investigate whether glomerular density (GD) could be an independent prognostic factor for patients of IgA nephropathy with estimated glomerular filtration rate (eGFR) of 30 to 60 ml/min per 1.73 m2, or for patients with time-average proteinuria 〈 0.5 g/d. Methods A total of 173 patients with biopsy-confirmed IgA nephropathy diagnosed from January 2000 to December 2010 were included. All of these patients were followed up for more than 5 years. The endpoint was a 〉 30% of decline in eGFR from baseline after 5-year follow-up. The optimal cut-off value of GD was calculated by ROC curve. Kaplan-Meier method and Cox regression analysis was used for survival analysis. Results A 30% of decline in eGFR occurred in 14.5% of all patients. The optimal diagnostic cut-off value of GD was 1.99/mm2 (AUC = 0.90, sensitivity = 84.0%, specificity = 81.8%) determined by ROC curve. The low GD group (GD 〈 1.99 per mm2) experienced a significant increase in renal endpoint for patients with eGFR of 30 to 60 ml/min per 1.73 m2 (six patients in lower GD group, while one patient in the other group). For patients with time-average proteinuria 〈 0.5 g/d, the lower GD group showed a higher eGFR decline from baseline (4.5±16.7 ml/min per 1.73 m2 vs. –8.1±21.4 ml/min per 1.73 m2, P = 0.038); two patients in this group reached the endpoint, while no patients in the higher GD group did. Conclusion GD could be an independent prognostic factor for patients of IgA nephropathy with eGFR at 30 to 60 ml/min per 1.73 m2 of body surface, particularly for those with time-averaged amount of urine protein less than 0.5 g per day. 展开更多
关键词 glomerular density IgA nephropathy renal progression
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一种高效净水器的设计及应用 被引量:3
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作者 樊秀林 刘会玲 余承烈 《工业用水与废水》 CAS 2007年第6期86-88,共3页
介绍一种新型高效净水器的设计及应用。这种净水器包括4种原理:涡流反应原理;竖板沉降原理;高浓度污泥悬浮层;可调密度纤维过滤层。在一个处理单元里,完成反应、沉淀、过滤3个过程,HRT约30min。应用在温泉水除砂工艺中,结果证明:处理水... 介绍一种新型高效净水器的设计及应用。这种净水器包括4种原理:涡流反应原理;竖板沉降原理;高浓度污泥悬浮层;可调密度纤维过滤层。在一个处理单元里,完成反应、沉淀、过滤3个过程,HRT约30min。应用在温泉水除砂工艺中,结果证明:处理水量为35m3/h,温度为42~45℃,进水SS的质量浓度为40~100mg/L时,出水SS的质量浓度为2~5mg/L,完全满足用水要求。 展开更多
关键词 净水器 涡流反应原理 竖板沉降原理 高浓度污泥悬浮层 可调密度纤维过滤
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高雷诺数湍流非预混火焰及NO生成的大涡模拟 被引量:1
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作者 于洲 黄立航 +1 位作者 叶桃红 朱旻明 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期629-640,共12页
采用两种亚网格湍流燃烧模型,即化学建表方法结合假定概率密度模型和稀疏拉格朗日过滤密度函数方法,对高雷诺数湍流非预混火焰Flame D进行数值研究,定量比较不同亚网格模型的差异,并对火焰特征、污染生物生成特性进行分析。结果表明,两... 采用两种亚网格湍流燃烧模型,即化学建表方法结合假定概率密度模型和稀疏拉格朗日过滤密度函数方法,对高雷诺数湍流非预混火焰Flame D进行数值研究,定量比较不同亚网格模型的差异,并对火焰特征、污染生物生成特性进行分析。结果表明,两类亚网格燃烧模型预测的温度及大组分分布相近,稀疏拉格朗日过滤密度函数方法可以更好地模拟CO质量分数分布。不同的假定概率分布均可合理描述湍流与火焰的相互作用,之间的差别主要体现在NO分布,Dirac函数远高估了NO生成,而Top-hat函数则略低估了NO生成,Beta函数表现最优。Flame D的高温区及NO质量分数均主要分布在当量混合线及富燃侧附近。受高温伴流的影响,NO质量分数与温度一直保持高度正相关,峰值主要集中在标量耗散率很小的区域。不同截面上,反应物中的O2和生成物中的H2O均与NO高度相关。 展开更多
关键词 化学建表方法 过滤密度函数方法 假定概率密度函数 湍流非预混火焰 氮氧化物
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新型生物膜-微絮凝滤池与高密度沉淀-纤维转盘过滤深度处理污水厂尾水效能对比 被引量:2
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作者 蒋柱武 杨龙斌 +4 位作者 李妍 裴炎炎 焦澄远 余海 侯立安 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2963-2972,共10页
为进一步去除污水厂二级处理出水中的氮、磷和悬浮污染物,对比研究了一种新型生物膜-微絮凝滤池与高密度沉淀-纤维转盘过滤联用工艺(以下简称组合工艺)的深度处理性能。结果表明:新型生物膜-微絮凝过滤的出水TP质量浓度≤0.1 mg·L^... 为进一步去除污水厂二级处理出水中的氮、磷和悬浮污染物,对比研究了一种新型生物膜-微絮凝滤池与高密度沉淀-纤维转盘过滤联用工艺(以下简称组合工艺)的深度处理性能。结果表明:新型生物膜-微絮凝过滤的出水TP质量浓度≤0.1 mg·L^(−1)、PO^(3−)_(4)-P质量浓度≤0.05 mg·L^(−1)、SS质量浓度≤10 mg·L^(−1)、TN质量浓度≤2 mg·L^(−1)、NO^(−)_(3)-N质量浓度≤0.5 mg·L^(−1);出水水质对受纳水体的环境影响小,综合污染指数仅为0.731,远小于组合工艺的2.734。此外,新型生物膜-微絮凝滤池避免了频繁的反冲洗,降低了反冲洗能耗,水处理成本仅为0.207元·m^(−3),比组合工艺低0.039元·m^(−3)。 展开更多
关键词 新型生物膜-微絮凝滤池 密度沉淀-纤维转盘过滤 污水厂尾水 对比实验
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基于ordered-EAMP模型的多材料传热结构拓扑优化 被引量:5
11
作者 闫浩 吴晓明 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1007-1021,共15页
基于多材料变密度拓扑优化方法提出了一种密度指数函数插值的有序多材料性能近似(ordered exponential approximation of material properties, ordered-EAMP)模型,数学性质以及算例表明,与传统的SIMP/RAMP插值相比,该模型具有计算稳定... 基于多材料变密度拓扑优化方法提出了一种密度指数函数插值的有序多材料性能近似(ordered exponential approximation of material properties, ordered-EAMP)模型,数学性质以及算例表明,与传统的SIMP/RAMP插值相比,该模型具有计算稳定,收敛速度快,优化结构灰度单元少的特点。在优化准则(OC)法求解变密度拓扑优化模型时,构造了一种适用于多材料的密度过滤格式,算例表明:可以有效减少灰度单元,且降低了优化的目标函数值。运用MATLAB-ANSYS联合优化,实现三类热边界条件下复杂热环境的多材料传热结构拓扑优化。相比于高热传导系数的单材料结构,多材料传热拓扑优化结构由于各种热传导系数材料的优化分布,结构的传热势容耗散更小,算例4中对比分析降低了20.3%,传热效率更高。 展开更多
关键词 拓扑优化 传热结构 插值模型 密度过滤 联合拓扑优化
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视觉惯导紧耦合的行人室内自主定位方法 被引量:1
12
作者 曾继超 许广富 刘锡祥 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2021年第7期23-30,共8页
针对行人在大型复杂建筑环境中的高精度和高可靠性室内定位需求,传统的基于视觉点特征方法易受环境纹理缺失、相机快速运动导致图像模糊而定位失效问题,提出了一种基于视觉点线特征与IMU紧耦合的行人室内自主定位方法。在视觉惯导融合... 针对行人在大型复杂建筑环境中的高精度和高可靠性室内定位需求,传统的基于视觉点特征方法易受环境纹理缺失、相机快速运动导致图像模糊而定位失效问题,提出了一种基于视觉点线特征与IMU紧耦合的行人室内自主定位方法。在视觉惯导融合导航系统框架下,前端部分,在点特征基础上引入结构化建筑环境中丰富的线特征,并采取基于梯度密度过滤机制的改进线特征提取策略,剔除局部线特征密集区域;利用点线特征与IMU紧耦合优化机制提高行人位姿估计及定位的准确性和稳定性。通过利用EuRoC数据集和在实际楼道场景下的实验,特别是在弱纹理、光照变化等条件下实验,验证了所提方法进行行人室内定位的准确性和可行性。 展开更多
关键词 点线特征 IMU 梯度密度过滤机制 室内自主定位
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Efficacy of Shenzhuo formula on diabetic kidney disease:a retrospective study 被引量:8
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作者 Tian Jiaxing Zhao Linhua +4 位作者 Zhou Qiang Liu Wenke Chen Xinyan Lian Fengmei Tong Xiaolin 《Journal of Traditional Chinese Medicine》 SCIE CAS CSCD 2015年第5期528-536,共9页
OBJECTIVE:To observe the efficacy of a traditional Chinese medicine,Shenzhuo formula,on patients with diabetic kidney disease(DKD).METHODS:Eighty-eight outpatients with DKD were enrolled.Changes in estimated glomerula... OBJECTIVE:To observe the efficacy of a traditional Chinese medicine,Shenzhuo formula,on patients with diabetic kidney disease(DKD).METHODS:Eighty-eight outpatients with DKD were enrolled.Changes in estimated glomerular filtration rate(eGFR),creatinine clearance,serum creatinine,blood-urea-nitrogen,albuminuria,glycosylated hemoglobin(Hb_(A1C)),blood pressure,and lipid profile were measured and analyzed before and after intervention with Shenzhuo formula for 1,3,6,9,12,and 18 months.RESULTS:Compared with the baseline amounts,serum creatinine decreased,and eGFR and creatinine clearance increased,significantly after intervention for 1,3,6,9,12,and 18 months(all P < 0.05).Mean eGFR increased by 2.11 mL/min per 1.73 m7 y after18-month treatment.Urinary protein at 24 h decreased significantly after 1,3,9,and 12 months(P < 0.05).Hb_(A1C) decreased significantly(P < 0.05) after 3,6,9,12,and 18 months,and systolic blood pressure decreased significantly(P < 0.05) after 1,3,and 6 months.Total cholesterol decreased significantly(P < 0.05) after 1,3,6,and 18 months.Triglyceride and low-density lipoprotein-cholesterol decreased significantly(P < 0.05) after 1 and 3 months.CONCLUSION:Shenzhuo formula can improve eGFR and possibly slow DKD progression.Shenzhuo formula can also lower Hb_(A1C),lipid levels and blood pressure. 展开更多
关键词 Diabetic nephropathies Creatinine Estimated glomerularfiltration rate Shenzhuoformula
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