基于改进自适应成长法的薄壁结构频率优化设计

作     者：张德慧 丁晓红 胡天男 张横 ZHANG Dehui;DING Xiaohong;HU Tiannan;ZHANG Heng

作者机构：上海理工大学机械工程学院上海200093 京都大学工学研究科京都6158540 

基　　金：国家自然科学基金(51975380 52005377) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第19期

页      码：199-212页

摘      要：自适应成长法是一种基于自然界分支系统形成机制的薄壁结构加筋拓扑优化设计方法。针对现有自适应成长法在结构自振频率拓扑优化设计中存在局部模态的问题,提出一种多项式材料插值模型;为了提高算法的收敛性,将基于仿生学的基因遗传特性引入灵敏度信息处理中,并运用敏度过滤技术解决数值不稳定问题。针对简支和固支的典型板壳结构算例进行加筋优化,设计结果表明,提出的方法可得到形态清晰的加强筋布局;进一步分析了简支约束方式和固支约束方式在结构自振频率拓扑优化问题中的影响,结果表明,虽然2种约束方式下结构的一阶振型相同,但由于约束点自由度的差异,得到的加强筋布局并不相同。分析2种约束方式下优化设计结果的自振性能,发现在固支约束方式下得到的加筋结构的第一阶频率比简支约束方式下的加筋结构高7%以上,因此在实际工程应用中,当结构边界约束条件不明确的情况下,可选择固支作为设计模型的约束方式。

主 题 词：薄壁结构 自振频率 局部模态 加强筋布局 自适应成长法 

学科分类：08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2023.28378

馆 藏 号：203124518...