基于不规则元胞的温度-结构场耦合拓扑优化设计方法

摘要

本发明涉及机械设计方法领域，特别涉及一种基于不规则元胞的温度‑结构场耦合拓扑优化设计方法。该方法由热平衡方程式、基本有限元方程、边界条件、广义虎克定律方程、温度分布，将温度场结果作为体载荷加到结构场分析，再计算得到结构热应力分布；建立元胞状态集合以及局部规则，将结构件划分若干个边长可变的三角形元胞，求得的结构热应力分布结果加入，对元胞进行局部细化，元胞单元尺寸与有限网格单元尺寸保持一致，进行有限元迭代计算，当迭代计算满足收敛条件后，即得到优化后的构形。该方法采用边长自适应变化的三角形元胞来替代传统的矩形规则元胞，更好更灵活性地适应了复杂的几何形状，避免了矩形元胞不能均匀的覆盖设计区域。