惯性载荷下飞行模拟器大臂结构的拓扑优化

采用导重法对惯性载荷下、以转动惯量为约束的拓扑优化问题进行求解。导重法经过改进,可以得到固定载荷下以整体柔顺度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化迭代公式。考虑到迭代计算时惯性载荷本身随各向同性固体微结构惩罚模型(Solid isotropic micro-structures with penalization,SIMP)中的伪密度的变化,进一步推导重力作用下的单工况拓扑优化迭代公式和重力-离心力同时作用下的多工况拓扑优化迭代公式,并通过相应算例证明其可行性和有效性。将得到的迭代算法应用于飞行模拟器大臂的优化设计中,并将由此得到的拓扑形貌与商业化优化软件Optistruct中得到的结果进行比较。对比显示:该算法比传统的序列线性规划法(Sequential linear programming,SLP)或移动渐近线法(Method of moving asymptotes,MMA)的优化效果更佳,且二者的迭代效率差别不大。导重法为惯性载荷作用下以总体柔度为目标、以转动惯量为约束的拓扑优化问题提供新的有效的解决思路。

基于子模型技术的装配体零件拓扑优化

在装配体单个零件的拓扑优化中,如果直接将待优化零件置于装配体中进行优化计算,则会因结构复杂、接触非线性等问题导致迭代缓慢甚至难以收敛;如果单独对待优化零件进行优化,则需对该优化目标的边界条件进行人为等效,而这势必产生较大误差。针对这一矛盾,该文引入子模型技术来精确提取装配体中单个零件的边界条件,并依此对单个零件进行拓扑优化。通过系列算例证实了该方法的可行性及有效性。分析结果表明:子模型技术理论上可对任意装配体零件的边界条件进行精确提取,然后对其进行拓扑优化。该方法有助于将已有的拓扑优化理论推广应用到装配体零件的优化设计中。