基于变密度法的多材料与结构一体拓扑优化研究

发布时间：2021-08-28 13:48

　　针对多材料连续体结构拓扑优化问题,基于3D打印技术的发展,将材料可由多种不同材料按任意比例混合组成的技术应用于多材料拓扑优化问题中。在变密度法结构拓扑优化方法基础上,提出了一种双材料混合结构拓扑优化模型及其计算方法;在该模型中以单元密度作为设计变量,同时增加单元中两种材料混合比例为设计变量;最后通过两个算例对所提出方法的有效性进行了验证。研究结果表明:采用该方法进行结构拓扑优化的同时,可以得到两种材料的混合比例,实现基于各向同性固体材料插值模型（SIMP）的多材料与结构一体拓扑优化。 

【文章来源】：机电工程. 2020,37(09)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

基于OC法的多材料与结构一体拓扑优化方法流程图

悬臂梁结构设计域及边界条件如图2所示。图2中,设计域尺寸为40×20,悬臂梁结构左端固定,受力作用点集中在右侧中间的一个单元节点上,初始结构设计域离散成40×20个四节点平面应力单元。材料A的弹性模量Ea=0.5,材料B的弹性模量Eb=1。体积分数为50%,过滤半径为1.5,惩罚因子为3,μ为0.4,移动限制为0.2;阻尼因子为1/2,设计变量初始值x为0.5,α为0.4。

根据笔者提出结构与材料拓扑优化算法,得出的悬臂梁优化结果如图3所示。图3(a)为计算所得的拓扑结构形状,颜色为黑色的单元为保留单元,白色单元为去掉单元,灰色单元为密度值处于中间的单元,该类单元可根据要求保留或删去;

【参考文献】：
期刊论文
[1]功能梯度材料结构拓扑优化设计研究[J]. 邱克鹏,张卫红.  西北工业大学学报. 2010(06)
[2]功能梯度材料拓扑优化研究[J]. 陆丹,刘毅.  科技导报. 2007(07)



本文编号：3368630