类隔栅连续体结构的拓扑优化

【摘要】：本文提出了一种应力约束体积最小类格栅连续体结构拓扑优化数值方法。首先建立一种正交各向异性类格栅连续体材料模型。假设梁在任意位置都布置了两个正交方向的梁。以梁在结点位置的密度和方向为设计变量,单元内部采用型函数插值。梁的密度和方向在设计域内连续变化。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化梁在结点位置的密度,将梁的方向与主弯矩方向对齐。按照以上过程经过较少的迭代就可以得到梁的优化分布场。然后根据梁的连续分布场建立离散的梁系结构。由于优化过程中不抑制中间密度,所以不存在单元铰接、棋盘格等数值不稳定等问题。通过几个数值算例与解析解的比较验证了算法的正确性。