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多工况应力约束下的拓扑优化格栅
  • ISSN号:1000-4750
  • 期刊名称:《工程力学》
  • 时间:0
  • 分类:TU318[建筑科学—结构工程]
  • 作者机构:[1]华侨大学土木工程学院,福建泉州362021
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(10872072);教育部科学技术研究重点项目(208169);福建省自然科学基金计划项目(E0640010)
中文摘要:

提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单工况下材料分布。按照多工况下材料的方向刚度与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则建立多工况下梁(或肋)的拓扑优化分布。经过少量迭代就可以建立优化的材料连续分布场。最后以3个算例演示拓扑优化的过程,并给出结点处梁的密度和方向分布。

英文摘要:

A method to optimize the topology of grillage structures under multiple load cases with stress constraints is presented. The optimal structures are grillage-like continua/stiffened-plates containing infinite number of beams/ribs of infinitesimal spacing. The fiber-reinforced orthotropic composite is employed as the material model to simulate the constitutive relation of the grillage-like continua/stiffened-raft. The beams/ribs densities and orientations at the nodes are taken as design variables. The material distribution for each single load case is optimized by a fully-stressed criterion based on finite element analysis. The directional stiffness of the optimal structures in multiple load cases approach to the biggest of the stiffness defined for each single load case. The optimal continuous material distributive field is achieved after several iterations. Three examples are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. The beams/ribs densities and orientations distribution at the nodes are given finally.

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期刊信息
  • 《工程力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会
  • 主编:袁驷
  • 地址:北京清华大学新水利馆114号
  • 邮编:100084
  • 邮箱:gclxbjb@tsinghuae.du.cn
  • 电话:010-62788648
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4750
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2595/O3
  • 邮发代号:82-862
  • 获奖情况:
  • 1999年获在物理、力学类刊物中影响因子位居第二(0...
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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:32789