基于应变能和拓扑描述数组的三维弹性体拓扑优化设计

提出一种基于应变能和拓扑描述数组的三维弹性体拓扑优化设计方法。该方法通过定义三维弹性体的拓扑描述数组实现了在拓扑优化设计的过程中单元网格的快速重新划分及结构拓扑信息的记录、设计域及非设计域的定义和单元的删除,将应变能低的单元定义为低效或无效的单元,在拓扑优化的过程逐步去除应变能低的单元获得结构的优化拓扑,该拓扑优化设计方法采用ANSYS软件的APDL语言实现。在程序设计中采用巧妙的增加应变能阈值的技术以避免设计灵敏度分析所带来巨大的计算工作量,从而提高了拓扑优化的效率,在整个拓扑优化设计过程中不需要人工控制的参数,程序通用性好。数值结果表明该方法高效简单,得到的最优拓扑符合工程结构的特点。

一种抗震结构拓扑渐近优化设计方法

提出一种抗震结构拓扑渐近优化设计方法。采用显式动力分析方法计算结构单元在整个地震过程中发生的总等效残余应变,基于在地震过程中单元发生的总等效残余应变越大意味着该单元消耗的地震能越多,则该单元在整个结构地震的过程中所起的作用就越大这一原理,通过单元的总等效残余应变阈值将结构单元定义为高效单元和低效单元,在拓扑优化过程中逐渐删除设计域中的低效单元,逐步使抗震结构趋于优化。当总的删除率大于等于给定删除率时抗震结构收敛于最优拓扑,实现了抗震结构的拓扑优化设计。算例表明文中提出的抗震结构拓扑渐近优化设计方法获得的抗震结构最优拓扑符合工程结构的特点,在结构的初始设计阶段可为结构工程师提供一种结构概念设计和结构选型方法。