骨架组合结构材料选择优化层合部件法

摘要

提出用于金属-复合材料骨架组合结构减振优化设计的层合部件法(laminate component method,LCM).定义骨架结构中待设计杆件和梁为层合部件,杆件在有限元模型中必须用由待选材料构成的层合梁单元或层合板单元模拟,以避免弯曲振动模态丢失.结合结构拓扑优化SIMP(solid isotropic microstructure with penalty method)法,建立了钢-复合材料组合骨架结构材料选择、拓扑与尺寸优化的综合数学模型,实现材料选择与拓扑优化设计变量的连续化.以桁架结构质量为目标函数,振级落差、加速度、位移和应力等为约束条件,给出金属-复合材料组合桁架结构减振优化设计实例.优化结果表明,LCM用于金属-复合材料组合骨架选材优化设计是可行的.