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刚度约束条件的周期性拓扑优化研究

焦洪宇 周奇才 李文军 李英

焦洪宇, 周奇才, 李文军, 李英. 刚度约束条件的周期性拓扑优化研究[J]. 机械科学与技术, 2014, 33(9): 1281-1286. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.0901
引用本文: 焦洪宇, 周奇才, 李文军, 李英. 刚度约束条件的周期性拓扑优化研究[J]. 机械科学与技术, 2014, 33(9): 1281-1286. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.0901
Jiao Hongyu, Zhou Qicai, Li Wenjun, Li Ying. Periodic Topology Optimization under Stiffness Constraint Condition[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2014, 33(9): 1281-1286. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.0901
Citation: Jiao Hongyu, Zhou Qicai, Li Wenjun, Li Ying. Periodic Topology Optimization under Stiffness Constraint Condition[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2014, 33(9): 1281-1286. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.0901

刚度约束条件的周期性拓扑优化研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2014.0901
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51375345)

“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAF11B02)资助

详细信息
    作者简介:

    焦洪宇(1981-),讲师,博士研究生,研究方向为工程机械轻量化关键技术,cslgjhy@163.com;周奇才(联系人),教授,博士生导师qczhou@tongji.edu.cn

    焦洪宇(1981-),讲师,博士研究生,研究方向为工程机械轻量化关键技术,cslgjhy@163.com;周奇才(联系人),教授,博士生导师qczhou@tongji.edu.cn

Periodic Topology Optimization under Stiffness Constraint Condition

  • 摘要: 板条状结构的设计域具有较大的长宽比,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、易于加工的拓扑形式或求解困难。提出了一种刚度约束条件下基于变密度理论固体各向同性微结构材料惩罚模型(SIMP)的周期性拓扑优化的方法。建立了以结构的体积作为目标函数,单元相对密度为设计变量的周期性拓扑优化问题的数学模型。为了保证优化结构可以获得周期性的拓扑形式,在数学模型中设置额外的约束条件。通过优化准则法推导出虚拟子域设计变量的迭代公式,利用刚度约束计算出拉格朗日乘子。引入过滤函数解决拓扑优化容易出现数值计算不稳定,导致棋盘格、网格依赖性等问题。利用所提出的方法,对平面矩形悬臂梁结构进行拓扑优化研究,获得清晰的、易于加工的周期性拓扑形式。结果表明:当子域数目取值不同时,均可获得清晰的、易于加工的周期性拓扑形式,且具有良好的一致性。通过该典型算例验证了利用变密度理论SIMP插值模型实现周期性拓扑优化的可行性和有效性。
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  • 收稿日期:  2013-01-15

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