考虑材料设计变量的热-固耦合结构的优化设计

从材料-结构协同设计的角度研究了热-固耦合结构的优化设计问题,将决定结构材料性质的细观参数与结构宏观几何参数作为设计变量,利用均匀化方法推导了细观设计变量灵敏度显式计算式,并结合耦合场有限元方程构造了耦合场设计变量灵敏度计算式;提出了材料-结构协同设计的三种优化设计模型.利用结构响应最小优化模型对算例进行了计算,比较了宏观设计变量优化和材料-结构协同设计优化的效果.计算结果显示,材料-结构协同优化设计可以取得较单一宏观设计变量更好的优化效果.

考虑材料设计变量的圆形阻尼层合结构的优化设计实验研究

在标准材料制备工艺条件下,可用材料的密度表征材料的微结构构型。基于该思想,以不同的阻尼层材料密度代表不同的阻尼层材料微结构,针对阻尼层的两种优化构型和优化前的构型,从材料和结构两个尺度层面,实验研究了实际工程中的一种圆形阻尼层合结构的阻尼比随阻尼层材料密度与阻尼层构型的变化。测试得到了给定阻尼层构型时,不同激励幅值和负载质量加载下,结构阻尼比随阻尼材料密度的变化曲线,以及给定阻尼层材料密度时,含有三种不同构型阻尼层的结构的阻尼比随载荷激励幅值的变化曲线。两尺度的实验结果表明:适当的材料设计和结构拓扑优化可以提高圆形阻尼层合结构的阻尼特性;同时也表明:满足工程要求的拓扑优化构型存在多个。