基于动态设计域的结构基频拓扑优化方法

作     者：赵强威 王冲 王强龙 左同星 刘震宇 ZHAO Qiangwei;WANG Chong;WANG Qianglong;ZUO Tongxing;LIU Zhenyu

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(62104227) 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design And Research)

年 卷 期：2024年第40卷第4期

页      码：1-6页

摘      要：在基于变密度法的传统结构基频拓扑优化中,会遇到局部模态的现象。根据实体材料阈值提取实体材料区域,有限元分析被限制在实体材料中进行,避免了局部模态的出现。利用图形学的膨胀算子扩展出实体材料的虚拟边界,并利用滤波器将实体材料的敏度延拓至虚拟边界,根据敏度实现被移除材料的重现。动态设计域由实体材料和虚拟边界构成,并在迭代过程中根据背景网格信息动态重构设计域和有限元模型。此外,对于优化过程中可能出现的孤岛和非流形点等不稳定结构,通过火烧法识别并将其从实体材料中删除,进而稳定优化过程。所提方法被集成到COMSOL软件中,并通过几个数值算例,证明了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够有效的避免局部模态问题,获得稳定的收敛解。

主 题 词：拓扑优化 基频 局部模态 实体材料 动态设计域 

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

D　O　I：10.13952/j.cnki.jofmdr.2024.0133

馆 藏 号：203138940...