基于拓扑优化的入水冲击体耐撞性分析

【摘要】：针对直接冲击水面的结构耐撞性问题,在一定体积限制下的通过提高耐撞性来吸收入水冲击能量,本文采用连续体拓扑优化方法对回转形入水冲击体进行耐撞性概念设计。首先,在矩形设计区域和固定的水载荷下,以最小柔顺度作为目标函数建立SIMP密度—刚度插值模型;然后,根据入水体的外形特点将矩形区域划分设计区域和非设计区域,并定义各种区域的初始变量;最后,利用本文方法对二维的圆柱头、半球头和圆锥头或楔形体进行耐撞性分析,拓扑优化得到的最佳传力路径趋势,给出材料优化分布的初始二维耐撞性结构模型,为后续的尺寸和形状设计提供模型参考。结果表明,这种方法可以满足二维概念设计的工程需要,还可以向三维拓展,而且为进一步推广到大规模的入水冲击耐撞性设计领域提供有价值的参考。