考虑拉压性能差异的结构拓扑优化理论及算法研究

项目名称： 考虑拉压性能差异的结构拓扑优化理论及算法研究

项目编号： No.50908190

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 金属学与金属工艺

项目作者： 蔡坤

作者单位： 西北农林科技大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 提出并采用仿生拓扑优化方法分析具有拉压性能差异的结构拓扑优化设计问题。拓扑优化方法现已成为产品/结构在概念性设计阶段的主要手段。当结构及其优化问题都很复杂时，其拓扑优化分析依然具有挑战性。目前，桥梁、闸门和坝体等结构的新颖设计的探索主要凭经验或尺寸优化、形状优化进行。而这类结构中的部件或材料的拉伸和压缩性能存在差别又造成传统拓扑优化算法很难获得合理结果。为解决这类问题，本项目提出参考区间-材料替代法分析具有下列特点的结构拓扑优化问题，特点包括：结构中部件仅抗拉伸或压缩；材料的拉伸和压缩弹性性能不同；结构中含多相材料（如土石体）。该方法中参考区间用于控制设计变量的更新；材料替代操作是指将原结构中的抗拉伸、压缩性能差异替换为具有拉压弹性性能相同但参考区间因拉压状态不同而不同的多孔材料性能，以利于结构分析。

中文关键词： 拓扑优化；；连续体；；双模量材料；；材料替换法；

英文摘要：

英文关键词： topology optimization;；continuum;；bimodulus material;；material replacement method；