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论文类型：会议论文

发表时间：2014-10-10

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关键字：选材设计;拓扑优化;离散变量优化;多目标优化;连续体结构

摘要：　　在实际工程结构设计中，通常有多种可以候选的材料，需要综合考虑每种材料的多方面的属性(如成本、密度、弹性模量等)。拓扑优化通过设计材料的合适布置能够实现创新结构设计，是目前优化领域研究的热点。而目前多相材料拓扑优化多集中于研究在选定材料类型后几种材料在设计空间的合理分布设计。实际上选材是工程结构概念设计阶段需要考虑的关键因素，能够直接决定结构的性能和成本。针对以上问题，本文研究建立了综合考虑材料成本、密度、弹性模量和应力屈服强度等多种性能指标下，考虑选材的连续体结构拓扑优化设计方法。首先，基于广义形函数的参数化方法(GSFP)被用于多种候选材料离散属性的连续化，使所提出的优化模型能够采用梯度的优化算法进行求解；其次，构建了考虑结构的质量、造价、强度和刚度多种性能指标的结构拓扑优化优化数学模型，推导了目标和约束函数的敏度解析表达式；最后，通过具体的数值算例证明了本文提出方法的有效性。