一种密度约束的拓扑优化方法

• 作者: 闫晓磊 谢露 陈佳文 花海燕 黄晓东
• 来源期刊: 机械科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 拓扑优化 Heaviside映射 材料插值模型 变密度
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 机械动力学
• 页码范围: 350-355
• 页数: 6页
• 分类号: TH12
• 语种: 中文
• DOI: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200077

摘要

拓扑优化方法是改善结构性能、实现结构创新设计的有效手段.本文采用浮动映射技术,提出了一种密度约束的拓扑优化(Density-constrained topology optimization,DCTO)方法.该方法不同于SIMP方法,采用线性无惩罚材料插值模型,通过准则优化,首先找到结构的最优"厚度"(材料相对密度)分布,然后通过浮动映射函数不断对材料相对密度施加约束,使其逐渐趋于0/1分布.所提出拓扑优化方法的材料相对密度直接代表了材料在结构中的"厚度"分布,其求解原理与SIMP方法有着本质区别.数值算例表明,该方法得到的拓扑结构边界更清晰、光滑,且可避免材料插值模型选取问题.