Journal:中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集
Key Words:结构优化；桁架；类桁架；基结构
Abstract:基结构方法是桁架结构拓扑优化的一种基本方法，目前仍作为检验一些数值结构拓扑优化方法一种标准方法。在基结构方法中，设计域内规则布置大量的结点，再使用大量的杆件连接分布在设计域内的所有结点。通过尺寸优化方法来优化杆件的横截面面积，去除截面过小的杆件，形成拓扑优化结构。在最后的优化结构中，最初布置的杆件中的大部分杆件都将消失。但是，在初始基结构中，由于无法预计最终优化结构需要哪些杆件，所以开始不得不设置很多杆件。这种方法不仅需要大量的设计变量，而且由于结点数量毕竟有限，优化结果又是距理论解差距还是较大。如果能够找到一定依据，在初始基结构中仅合理布置较少量的杆件，就会显著降低计算量。 拓扑优化类桁架连续体揭示了材料的优化分布密度和方向。本文根据拓扑优化类桁架连续体建立桁架的基结构。首先采用正交异性类桁架材料模型和有限元分析方法，优化类桁架连续体的材料分布场，得到优化结构的材料密度和方向分布。然后根据拓扑优化的类桁架连续体中类桁架材料的分布场建立基结构方法中的基结构。这种方法建立的基结构仅需要在必要位置布置相对较少的结点和杆件，甚至不需要多余的杆件。通过进一步形状和尺寸优化就可以得到非常接近解析解的结果。本文验证了应力约束下体积最小问题的几个经典结构，说明算法的有效性。
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Date of Publication:2016-12-08
First Author:ZHOU Kemin