一种基于应力的双方向结构拓扑优化算法.pdfVIP

第21卷第3期 　 计 算 力 学 学 报 　 V o l. 2 1,N o. 3 2004 年 6 月 Ch in ese Journa l of Com puta t iona l M echan ics J un e 2004 文章编号:(2004) 一种基于应力的双方向结构拓扑优化算法 1 2 1 2 荣见华 , 　姜节胜 , 　徐飞鸿 , 　徐　斌 (1. 长沙理工大学 汽车与机电工程学院, 湖南 长沙 410076; 2. 西北工业大学 振动工程研究所, 陕西 西安 710072) 摘　要: 基于传统的渐进结构优化方法, 提出了一种基于应力的双方向渐进拓扑优化算法。该方法是对传统方法 和 目前的双方向法的改进和完善。算例表明该方法能避免 目前的双方向法具有的解的振荡问题, 具有更高的可 靠性, 能获得更佳的拓扑结构。 关键词: 结构优化; 拓扑优化; 进化优化; 有限元分析; 优化算法 中图分类号: TU 311. 4　　　文献标识码: A St ru ctu ra l Op t im izat ion , 简称 E SO 法) [811 ] 即在这 1　引　言 种要求下发展起来的。 法的基本概念很简单, E SO 自1964 年D o rn 等人提出基结构法 (Groun d 即通过将无效的或低效的材料一步步去掉, 结构也 ) St ru ctu re A pp ro ach , 简称 GSA 法 , 将数值方法引 将逐步趋于优化。在优化迭代中, 该方法采用固定 入拓扑优化领域, 拓扑优化研究开始活跃。 法 GSA 的有限元网格, 对存在的材料单元, 其材料数编号 的思路是从基本结构出发, 按照某种规则或约束, 为非零的数, 而对不存在的材料单元, 其材料数编 ( 将一些不必要的杆件从基本结构中删除 如刚度接 号为零, 当计算结构刚度矩阵等特性时, 不计材料 ) 近零, 柔度极大的杆件可从桁架中删去 , 认为最 ( 数编号为零的单元特性 通过数据映射转换, 建立 终剩下的构件决定了结构的最佳拓扑。因此, 应用 固定有限元网格数据信息和计算结构刚度矩阵等 基结构, 可将拓扑优化当作截面优化来处理。应该