一种大变形多空间域连续体结构拓扑优化方法

作     者：郭连水 Punit Bandi John E. Renaud Guo Lianshui;Punit Bandi;John E. Renaud

作者机构：北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 Department of Aerospace and Mechanical EngineeringUniversity of Notre DameNotre DameIndiana 46556-5637 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2009年第35卷第2期

页      面：227-230页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 

主　　题：结构设计 拓扑优化 收敛 多空间域优化 

摘      要：针对大变形非线性结构拓扑优化问题,提出了基于混合细胞自动机(HCA,Hybrid CellularAutomata)多空间域连续体结构拓扑优化方法;采用密度法,建立了单元相对密度表示的材料弹-塑性模型;以单元相对密度和应变能作为细胞自动机(CA,Cellular Automata)的状态信息,利用CA局部控制规则,修改相对密度,迭代实现各设计空间域应变能均匀分布;设计了多空间域拓扑优化HCA算法,采取多个对象同时耦合优化迭代,各自收敛策略,解决了多空间域优化迭代算法收敛稳定性问题;最后,以汽车保险杆结构横梁和支撑等两个设计空间为例,施加大变形动态载荷作用,对提出的多空间结构优化算法进行了验证,优化后结构有效地降低了碰撞作用力峰值达54%,提高了结构安全性.