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论文类型：期刊论文

发表时间：2004-12-30

发表刊物：计算力学学报

收录刊物：EI、PKU、ISTIC、CSCD、Scopus

卷号：21

期号：6

页面范围：653-657

ISSN号：1007-4708

关键字：拓扑优化;柔顺性;悬臂梁;SIMP

摘要：通常的拓扑优化是在给定区域内,通过设计材料分布实现结构拓扑形式优化.对于设计区域的长和宽相近的平面问题,现行的方法可得到清晰的拓扑.但是,狭长结构的设计域具有大的长宽比.为了保证基结构包含足够多的拓扑形式,宽度方向要求有一定量的有限元分割,从而导致整体网格数和设计变量多、问题求解困难.本文提出了通过基本结构拼装的狭长结构拓扑优化方法,建立了以最小平均柔顺性密度为目标、同时设计材料分布和设计域几何尺度的基本结构的拓扑优化问题的数学提法和求解方法.利用所提出的问题提法和求解方法,设计了狭长悬臂梁的拓扑形式,讨论了危险截面的弯矩与剪力的相对值以及材料体积约束对拓扑形式的影响.数值结果表明,不同的弯矩与剪力的相对数值对应不同的拓扑形式,随着相对数值的增加,梁的拓扑形式由类桁架结构逐渐变成竖直立板加强的框架式结构.