基于拓扑优化的铝合金桁架新结构

摘要

铝合金材料由于自重轻而在屋架结构上具有较大的优势.首先,本文通过Hyper Mesh软件对铝合金桁架结构进行了拓扑优化,根据拓扑结果设计出了符合铝合金材料的最优桁架形式.然后,运用ANSYS软件对跨度12 m、18 m、27 m、36 m、45 m的桁架形式进行了进一步的形状与截面尺寸优化,提出了一种新的铝合金桁架结构形式.结果表明,随着体积分数不断增大,拓扑图里的受力杆件更加清晰,桁架可以采用不加竖杆,腹杆采用三角形或者交叉的新形式.按新设计的桁架形式进行截面优化设计后,耗铝量明显优于常规桁架结构形式,尤其是对跨度超过27 m的,按拓扑优化后的新桁架形式能够节约更多的材料.