基于设计空间调整的结构拓扑优化方法

• 作者: 张强 牟让科 荣见华 葛森
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 拓扑优化 位移约束 连续体结构 设计空间调整 有理分式材料模型
• 年，卷（期）: 2010,（2）
• 页码范围: 256-267
• 页数: 12页
• 分类号: O39
• 语种: 中文

摘要

提出了一种基于设计空间调整的结构拓扑优化方法,以求解有限元网格规模大的问题,且获得0/1拓扑解.首先,借鉴有理分式材料模型,建立了材料刚度性质与拓扑变量的关系.为了解决分析计算量大和需要解释得到的材料分布等问题,给出了一种不影响数学规划求解算法收敛特性的设计空间调整手段.其次,当优化迭代求解接近结构最佳拓扑邻域后,采用了加速收敛求解的策略,并给出了一种加速收敛的启发式算法.然后,结合基于倒设计变量的位移函数的非完整二阶近似式,建立了一种基于设计空间调整的结构拓扑优化算法.该方法能获得较好0-1分布特征的优化拓扑,能较好地处理多载荷和多约束的结构拓扑优化问题.给出的算例表明通过结构分析模型规模的减小和传统的位移迭代求解法的采用,方法效率明显提高.算例验证了该方法的正确性和有效性.