基于双向渐进结构优化法的应力约束结构拓扑优化设计

发布时间：2024-03-07 05:07

　　拓扑优化设计作为一种设计自由度高、效率快的结构创新构型设计方法,数十年来得到各领域的研究学者的广泛关注且在工业领域获得成功应用。目前,该领域的大部分研究工作都集中于解决以柔度最小化为设计目标的结构优化问题,而关于基于应力的拓扑优化研究相对较少。相比于基于柔度的拓扑优化设计,应力拓扑优化问题存在三个主要难点:奇异现象、局部应力特性和高度非线性。本文研究工作提出一种改进的双向渐进结构优化设计方法,首次实现其在应力相关结构拓扑优化设计领域的应用,取得良好设计效果,全文主要由以下三部分组成:首先基于双向渐进结构优化法,提出一种以结构最大应力水平为优化设计目标的拓扑优化设计新方法,采用P范数全局应力测度近似最大应力,基于伴随法推导获得解析的灵敏度计算格式;通过对包括L形梁在内的经典算例的优化设计,结果显示新方法能够快速获得合理有效的结构拓扑构型,并大幅降低结构的最大应力水平。在以上改进的双向渐进结构优化法的基础上,通过引入若干拉格朗日乘子将传统柔度/应变能优化设计目标函数改造为融合P范数全局应力测度的目标函数,进而实现材料用量和强度的双重约束;优化迭代算法中采用结构的真实最大应力作为拉格朗日乘子...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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本文编号：3921432