基于不规则元胞的主轴温度-结构场耦合热拓扑优化设计方法
Thermal topology optimization design method of spindle under temperature-structure field coupling condition based on irregular cell作者机构：衢州学院浙江省空气动力装备技术重点实验室浙江衢州324000 浙江大学浙江省三维打印工艺与装备重点实验室浙江杭州310027 浙江永力达数控科技股份有限公司浙江衢州324000
出 版 物：《浙江大学学报（工学版）》 (Journal of Zhejiang University：Engineering Science)
年 卷 期：2020年第54卷第1期
页 面：23-32页
核心收录：
学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化]
基 金：国家自然科学基金资助项目(51605253) 浙江省博士后择优资助项目(ZJ20180077) 浙江省基础公益研究计划资助项目(LGG18E050014)
主 题：不规则元胞 主轴 混合元胞自动机法 温度-结构场耦合 拓扑优化 热拓扑设计
摘 要：为了适应复杂的几何形状,避免传统的规则矩形元胞不能均匀地覆盖设计区域的问题,实现主轴结构耦合场热拓扑优化设计,提出基于不规则元胞的混合元胞自动机法(HCAM)耦合场主轴热拓扑优化设计方法.该方法以数值传热学的相关理论为基础,用三角形元胞来替代传统的矩形元胞,并引入局部网格细化的思想,在应力集中或应变急剧变化的区域实现局部元胞细化,使得整个结构的元胞尺寸自适应变化.通过案例对比分析验证了该方法的可行性,该方法可以有效地适应复杂结构形状、减少元胞单元和有限元网格的数量以及降低元胞单元与有限元网格之间映射的难度.利用不规则元胞的HCAM对主轴结构进行不同工况下的温度-结构场耦合热拓扑优化设计研究,最终获得的热拓扑优化构形结果不仅减少了主轴结构材料,而且改善了其热态特性.
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