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热力耦合结构的弹性支撑分析与拓扑优化设计
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:力学学报
  • 时间:2012.2.2
  • 页码:537-545
  • 分类:TB303[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]西北工业大学机电学院,西安710072
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(2011CB610304),国家自然科学基金(10925212)和111计划(B07050)资助项目.
  • 相关项目:计算固体力学与结构优化
中文摘要:

弹性支撑是保证热力耦合载荷作用下结构有效承载的一种支撑设计方案,可以在满足结构刚度设计要求的同时有效降低结构内的应力集中,保证结构的热变形协调.从理论分析与数值计算两个方面,研究了热力耦合载荷作用下结构的弹性支撑优化设计.首先以弹性支撑梁模型为例,通过给出热力耦合载荷下应力计算的解析表达式,从理论上说明弹性支撑对结构应力峰值的影响,阐述了弹性支撑的承载与热变形协调的双重效果.在此基础上,提出了解决该类问题的弹性支撑通用优化数学模型和拓扑构型优化方法,通过数值算例与优化结果展示了方法的有效性.

英文摘要:

Elastic supports are recognized as an efficient means for structural designs under thermo-mechanical loads. Their introduction is beneficial not only for the achievement of the specific structure stiffness but also for the reduction of stress intensities to match the thermal deformation of the structure. In this paper, both theoretical and numerical studies are carried out to optimize the elastic support under thermo-mechanical loads. First, the analytical expression of the maximal thermo-mechanical stress is derived for a beam model with elastic support to illustrate the effects of the load-bearing and thermal deformation coordination of the elastic support. On this basis, a general topology optimization model and related topology optimization methods are proposed. Numerical examples and results are presented to demonstrate the validity of the proposed approach.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332