考虑惯性载荷的多材料结构拓扑优化

• 作者: 任毅如 杨林海 米栋 张立章 何杰 向剑辉
• 来源期刊: 湖南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 导重法 惯性载荷 拓扑优化 数值模型 多材料结构
• 年，卷（期）: 2024,（10）
• 所属期刊栏目: 机械工程
• 页码范围: 139-145
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2023180

摘要

基于导重法构建了惯性载荷作用下的多材料结构拓扑优化数学模型，在体积约束下使得其结构柔度最小.将多材料拓扑优化问题分解为一系列单材料拓扑优化问题，采用材料属性有理近似模型（Rational Approximation of Material Properties,RAMP）来表达密度与弹性模量间假定的非线性函数关系，利用导重法建立惯性载荷下设计变量的迭代表达式并通过数值算例验证导重法在考虑惯性载荷作用下多材料结构拓扑优化的有效性.算例结果表明：RAMP插值方法相比其他常用插值模型得到的拓扑构型更清晰，灰度单元更少，在算例1的对比中结构柔度最高降低了35.2%.受惯性载荷影响越大的设计区域其分布的材料弹性模量越大，且高模量密度比能够显著提升结构刚度.