摘要：为进一步提高汽车控制臂轻量化水平,提出了一种壳/填充结构多材料拓扑优化方法。采用两组设计变量建立材料插值模型:对第1组设计变量进行两步滤波,利用归一化密度梯度范数将壳区域与填充区域分离;第2组设计变量用于分配填充区域多种材料。为避免填充材料过度聚集,通过映射函数的隐式方法将局部体积约束扩展为多材料填充问题。控制臂优化算例结果表明,材料插值模型能有效识别壳特征和实现局部体积约束,控制臂主体质量较原钢制控制臂减轻13.2%,转向和制动工况下应力水平分别降低55.0%和39.7%,获得较好的轻量化效果。

摘要：为了实现具有较高比表面积的多孔结构拓扑优化,引入局部体积约束对设计域内的材料分布进行限制,基于改进固体各向同性惩罚模型的变密度法,构造多孔结构周期性约束条件,以结构刚度最大化为优化目标,建立周期性多孔结构拓扑优化数学模型,采用移动渐近线法求解,得到高比表面积二维周期性多孔结构。通过测量优化后多孔结构单胞的表面积,并与无局部体积约束优化所得多孔结构对比,本方法可通过牺牲较少的结构性能,有效提升周期性多孔结构的比表面积。