桁架结构拓扑及截面尺寸优化设计方法

周奇才; 吴青龙; 熊肖磊; 王璐

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桁架结构拓扑及截面尺寸优化设计方法

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为克服传统基结构设计方法对最优解的束缚,实现桁架结构的拓扑布局及尺寸优化,提出了将连续体与离散杆系相结合的桁架结构优化设计方法.从连续体出发,基于SKO连续体拓扑优化方法得到了最优拓扑布局;以二值图像细化算法为基础,提出了基于有限单元8邻域网格模型的骨架提取算法,通过剥离冗余单元,得到了连续体拓扑优化结果的中心传力骨架;以单元主应力为判据,精确找到骨架中的关键点,并连接关键点形成了初始桁架结构;基于拉格朗日乘数法和Kuhn-Tucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构体积为约束条件,结构柔度为目标函数,建立了桁架结构杆件尺寸优化的数学模型,并推导出其优化迭代准则.最后,以一悬臂结构为例对该优化方法的应用进行了说明,并使用一经典算例与其他文献中的方法进行了对比,结果表明:该优化方法得到的桁架结构具有优化的拓扑构型和力学特性,杆件布局、尺寸合理,应力均匀.

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来源
《西安交通大学学报》 |2016年第9期|1-9|共9页
作者
周奇才; 吴青龙; 熊肖磊; 王璐;
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作者单位

同济大学机械与能源工程学院,201804,上海;

同济大学机械与能源工程学院,201804,上海;

同济大学机械与能源工程学院,201804,上海;

同济大学机械与能源工程学院,201804,上海;

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正文语种 chi
中图分类机械学（机械设计基础理论）;
关键词
桁架; 连续体; 拓扑优化; 骨架提取; 尺寸优化;

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