变区域结构拓扑优化

摘要：

通常的拓扑优化方法是通过在一给定设计区域内优化材料的分布实现结构拓扑优化。而设计区域的大小,例如矩形域的长宽比对结构拓扑有重要影响。本文提出了基于平均柔顺性密度的拓扑优化方法,建立了以最小平均柔顺性密度为目标、同时设计材料分布和设计域尺度的拓扑优化问题的数学提法和求解方法。对于常规拓扑优化难以求解的狭长悬臂粱拓扑设计问题,利用本文提出的问题,同时设计材料分布和设计域的长宽比获得平均柔顺性密度最小的基本结构的拓扑形式。通过基本结构拼装可获得清晰的易于制造的整体结构拓扑形式。梁的长宽比不同,引起危险截面弯矩与剪力的相对数值不同。数值结果表明,不同的弯矩与剪力的相对数值对应不同的拓扑形式,随着相对数值的增加,梁的拓扑形式由类桁架结构逐渐变成竖直立板加强的框架式结构。

关键词： 结构优化 拓扑优化 柔顺性 悬臂梁

作者: 贾海朋 郄彦辉 桑建兵 杨理诚

作者单位: 河北工业大学机械工程学院 300130 张家口煤矿机械有限公司 075025 河北工业大学机械工程学院 300130

会议类型: 国内会议

会议名称: 第五届天津青年科技论坛

会议地点: 天津

会议语种:中文

页码: 5-10

在线出版日期: 2006-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）