比较基于化整交融应力拓扑优化诸解法的效果

彭细荣; 隋允康; 叶红玲; 铁军

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比较基于化整交融应力拓扑优化诸解法的效果

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摘要

由于单元应力属于局部性能约束,导致相应的结构拓扑优化存在难以承受的大量约束条件;尽管化整方法极大地减少了约束数量,但是优化结果中有少数应力超限现象.为此,本文在应力约束的结构拓扑优化中,瞄准克服应力超限和提高求解效率两个目标,进行了探索.提出了乘子法及序列二次规划(SQP)法两种解法,首先在化整交融(即化整-集成)解法中的m方集成模型应用,与一阶近似的移动渐近线(MMA)解法进行了求解效率对比.然后,在此基础上采用了效果最好的m方集成模型的SQP解法,建立了求解应力约束下结构体积极小化模型(即s方模型),将化整交融解法与以往单独的化整解法进行了对比.结果表明:(1) m方集成模型的3种解法中,乘子法及SQP法的求解效率远高于MMA法, SQP法的求解效率略高于乘子法;(2)化整交融解法与化整解法相比,虽然求解效率相当,但化整交融解法完全避免了个别约束超限的现象,在满足应力约束条件下,得到的最优拓扑结构体积更小,表现出更强的寻优能力.

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来源
《力学学报》 |2022年第2期|459-470|共12页
作者
彭细荣; 隋允康; 叶红玲; 铁军;
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作者单位

湖南城市学院土木工程学院;

北京工业大学材料与制造学部;

天津财经大学理工学院;

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正文语种 chi
中图分类二维问题（平面问题）;
关键词
应力拓扑优化; 化整交融; Kreisselmeier-Steinhauser函数; ICM法;

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