考虑机械连接载荷和疲劳性能的装配结构拓扑优化设计方法

• 作者: 侯杰 张卫红 朱继宏 王创 王杰
• 来源期刊: 科学通报
• 关键词: 疲劳性能 钉载约束 拓扑优化 连接件 装配结构
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 力学
• 页码范围: 79-86
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/N972018-00788

摘要

针对工程中常见的多钉连接装配结构,提出了一种同时考虑钉载和疲劳性能的拓扑优化设计方法.一方面,将钉载约束考虑到装配结构的拓扑优化设计中,针对结构中大量的钉载约束,采用约束凝聚技术,简化了多约束问题灵敏度求解过程,提高了优化的计算效率.另一方面,将疲劳准则作为设计约束引入到拓扑优化问题中,为了避免因多钉连接结构建模方法引起的不真实应力状态对优化问题产生影响,采用组合单元对连接结构进行建模,用被连接件壳单元上的应力衡量结构疲劳性能,采用P范数凝聚方法对疲劳约束进行凝聚,在此基础上研究了拓扑优化设计中疲劳性能对结构拓扑形式和承载性能的影响.最后通过两个数值算例验证了所提方法的有效性.