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力学
连续体结构拓扑优化的应力约束全局化(英文)
连续体结构拓扑优化面临3个困难:1)基于柔顺度为目标的连续体结构,多工况问题是多目标问题,相比较单工况而言,更难于解决;2)局部性约束问题.如单元应力极限,比全局性约束问题如位移或频率极限,要复杂的多,因为局部约束问题敏度分析计算量巨大.3)载荷病态问题.类似于结构分析中的“总刚病态”,不容易得到最终的合理的拓扑结构,因为考虑到当载荷的大小差距较大时,在迭代过程中,小载荷的传力路径有可能消失.为克服上述困难,采取了如下措施: 1)利用ICM方法建立拓扑优化模型.2)基于von Mises强度理论,所有单元的应力约束转化为结构的应变能约束,即全局的约束代替了局部约束.3)载荷病态被分成3种情况:(a)各工况间有载荷病态,但工况内无载荷病态;(b)仅在某工况内部有载荷病态;(c)各工况间有载荷病态,同时某工况内也有载荷病态.4)采用应力全局化的ICM方法,基于应变能的策略,上述提到的3种载荷病态问题按照不同的方法逐个得到了解决.数值算例说明了用全局应变能约束代替局部应力约束,传力路径更容易得到.用结构应变能代替载荷作为调整系数的方法非常好地解决了载荷病态问题.
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北京工业大学学报
2006年S1期
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