基于材料破损约束的连续体结构拓扑设计建模及优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于材料破损约束的连续体结构拓扑设计建模及优化设计方法，用于解决现有技术不同程度存在着的：(a)应力集中和奇异问题；(b)最大应力波动问题、分析和计算量大问题。该方法采用一种有效应力约束松弛式处理应力奇异现象。优化问题近似建模时，将结构应力的q₁范数度量函数作为罚函数，用结构应力的q₂范数度量函数约束、几个最潜在的主动单元应力约束和引入的体积约束替代所有单元应力约束，并结合变约束限措施控制局部应力水平。方法的优化过程分为二个优化阶段和一个阶段转化步，自动地实现设计空间的扩展和减缩。本发明方法利用二次规划法进行各阶段的求解，可获得纯的黑/白分布的最优结构拓扑，且具有良好的优化设计效率。