参数化水平集法在正交各向异性结构多目标拓扑优化中的应用

作     者：张建平 陈莉莉 左志坚 卢海山 刘庭显 ZHANG Jianping;CHEN Lili;ZUO Zhijian;LU Haishan;LIU Tingxian

作者机构：湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105 

基　　金：国家自然科学基金项目(51975503,51405415) 湖南省自然科学基金项目(2020JJ4582) 湖南省普通高校青年骨干教师培养经费(湘教通43号) 

出 版 物：《机械科学与技术》 (Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)

年 卷 期：2023年第42卷第3期

页      码：484-490页

摘      要：利用全局支撑径向基函数插值初始水平集函数,以水平集函数为设计变量,以结构柔度和散热弱度的加权函数为目标函数,基于参数化水平集法(Parameterized level set method,PLSM)建立了正交各向异性结构的热力耦合多目标拓扑优化模型。结合数值算例研究了权系数、材料方向角、泊松比因子和热导率因子对PLSM多目标最优拓扑结构和目标函数的影响,并给出了相关参数的合理取值范围;在3D打印实物的基础上完成了最优各向异性拓扑结构的性能分析,并与各向同性结构进行了对比讨论。结果表明,PLSM最优拓扑结构比变密度法的拓扑结构边界更光滑、清晰,不会出现中间密度和锯齿等现象;同时正交各向异性结构的温度场、位移场和应力场比各向同性结构均有较好地改善,加权目标函数、结构柔度和散热弱度分别降低了55%、3.18%和81.1%。

主 题 词：正交各向异性结构 参数化水平集法 多目标拓扑优化 泊松比因子 热导率因子 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.13433/j.cnki.1003-8728.20200592

馆 藏 号：203121200...