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ICM应力全局化方法克服连续体拓扑优化的载荷病态
引用本文:隋允康,彭细荣,叶红玲. ICM应力全局化方法克服连续体拓扑优化的载荷病态[J]. 工程力学, 2009, 0(6)
作者姓名:隋允康  彭细荣  叶红玲
作者单位:北京工业大学工程数值模拟中心;哈尔滨工业大学深圳研究生院;
基金项目:国家自然科学基金项目(10872012); 北京自然科学基金项目(3093019); 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室基金项目(GZ0819); 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室开放基金项目(30715002); 高校博士点基金项目(20060005010)
摘    要:在连续体结构拓扑优化中,由于载荷通常非常复杂,存在一种类似于结构分析中总刚病态的载荷病态现象。引起载荷病态的原因是由于大多数拓扑优化算法没有考虑大载荷、小载荷间的不同影响,使得小载荷的传力路径在优化过程中消失。该文对载荷病态问题进行了剖析,并将其分为三种情况:1)多工况间有载荷病态,但工况内无载荷病态;2)仅在工况内有载荷病态;3)多工况间有载荷病态,同时某工况内也有载荷病态。为解决载荷病态问题,该文提出了应变能策略,利用应力全局化的ICM方法,逐一采用不同的补充方法解决了上述三种载荷病态问题。对多工况下应力约束的连续体结构拓扑优化问题,应力全局化意指基于第四强度理论将局部性应力约束转化为全局性的应变能约束。数值算例表明:全局性的应变能约束代替局部性应力约束可以更好地得到传力路径,并能更方便地处理各种复杂载荷病态问题。

关 键 词:载荷病态  ICM方法  应力约束  全局化处理  拓扑优化  连续体结构  

LOAD SICKNESS TREATMENT IN TOPOLOGY OPTIMIZATION OF CONTINUUM STRUCTURE BY ICM METHOD WITH STRESS GLOBALIZATION
SUI Yun-kang,PENG Xi-rong,YE Hong-ling. LOAD SICKNESS TREATMENT IN TOPOLOGY OPTIMIZATION OF CONTINUUM STRUCTURE BY ICM METHOD WITH STRESS GLOBALIZATION[J]. Engineering Mechanics, 2009, 0(6)
Authors:SUI Yun-kang  PENG Xi-rong  YE Hong-ling
Affiliation:*SUI Yun-kang1,PENG Xi-rong2,YE Hong-ling1 (1. Numerical Simulation Center for Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100022,China,2. Shenzhen Graduate School,Harbin Institute of Technology,Shenzhen 518055,China)
Abstract:Because the load case is often very complicated in the topology optimization of continuum structures, there is a phenomenon of the load sickness that likes stiffness sickness in the structural analysis. The reason caused the load sickness is that most algorithms of the topology optimization have not considered different influences between the loads with small forces and the loads with big forces. Therefore, some of topology paths of transferring small forces may disappear during iterative process. This pape...
Keywords:load sickness  ICM method  stresses constraints  stresses globalization  topology optimization  continuum structure  
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