简谐力激励下结构的生长式拓扑优化方法（英文）

摘要

目的:振动在机械结构的工作中难以避免,且会显著降低机械结构的工作性能。因此,结构动力响应优化设计就显得尤为重要。本文旨在提出一种有效的简谐力激励下的结构拓扑优化方法,通过合理设计结构内加强筋的布局,减小结构特定位置处的位移响应幅值,提高结构的固有频率。概要:植物叶脉可以有效地支撑叶片以抵抗自然界中的风载。本文将植物叶脉分叉构型的最优性用于简谐力激励下结构的加强筋布局设计。首先对简谐力激励下结构的位移响应进行分析。在此基础上,构建以最小化结构特定位置处位移响应幅值为目标的生长式拓扑优化模型。然后,从数学优化的角度,分析加强筋的生长应遵循的规律,提出生长式拓扑优化的数值实现算法。最后通过数值算例证明了本文所提方法的有效性。