桁架结构拓扑及截面尺寸优化设计方法

• 作者: 吴青龙 周奇才 熊肖磊 王璐
• 来源期刊: 西安交通大学学报
• 关键词: 桁架 连续体 拓扑优化 骨架提取 尺寸优化
• 年，卷（期）: 2016,（9）
• 页码范围: 1-9
• 页数: 9页
• 分类号: TH11
• 语种: 中文
• DOI: 10.7652/xjtuxb201609001

摘要

为克服传统基结构设计方法对最优解的束缚,实现桁架结构的拓扑布局及尺寸优化,提出了将连续体与离散杆系相结合的桁架结构优化设计方法.从连续体出发,基于SKO连续体拓扑优化方法得到了最优拓扑布局;以二值图像细化算法为基础,提出了基于有限单元8邻域网格模型的骨架提取算法,通过剥离冗余单元,得到了连续体拓扑优化结果的中心传力骨架;以单元主应力为判据,精确找到骨架中的关键点,并连接关键点形成了初始桁架结构;基于拉格朗日乘数法和Kuhn-Tucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构体积为约束条件,结构柔度为目标函数,建立了桁架结构杆件尺寸优化的数学模型,并推导出其优化迭代准则.最后,以一悬臂结构为例对该优化方法的应用进行了说明,并使用一经典算例与其他文献中的方法进行了对比,结果表明:该优化方法得到的桁架结构具有优化的拓扑构型和力学特性,杆件布局、尺寸合理,应力均匀.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周奇才	同济大学机械与能源工程学院	179	1412	19.0	28.0
2	熊肖磊	同济大学机械与能源工程学院	100	615	14.0	19.0
3	吴青龙	同济大学机械与能源工程学院	12	96	5.0	9.0
4	王璐	同济大学机械与能源工程学院	34	234	8.0	14.0