考虑多工况和病态载荷的稳健结构拓扑优化设计

摘要

多工况载荷下,结构拓扑优化中的病态载荷问题仍是一个开放的课题。因此,结合变体积约束限技术,构建新的近似拓扑优化模型,提出了一种解决结构柔顺度拓扑优化中病态载荷问题的优化方法。首先,构建多种载荷工况下结构柔顺度的双重凝聚函数,形成新的连续体拓扑优化模型。其次,基于有理分数材料惩罚模型和移动渐近线表示式,形成目标函数和约束函数的显式二次近似式。最后,利用光滑化对偶算法,给出具有收敛性的多工况载荷下连续体结构的柔顺度拓扑优化算法。给出的算例结果表明,与现有方法相比,该方法能解决多工况载荷下结构拓扑优化中的病态载荷问题,且可获得更优和清晰0/1分布的结构拓扑。