一种基于疲劳应力鲁棒性和可靠性的金属结构拓扑优化方法

摘要

本发明公开了一种基于疲劳应力鲁棒性和可靠性的金属结构拓扑优化方法，根据载荷循环特征和应力‑寿命(S‑N)曲线确定金属材料的疲劳应力极限；采用密度过滤方法由金属结构有限元模型单元设计变量得到单元密度变量，结合有限元方法和应力松弛方法计算单元中心点的应力幅值和名义值，进而得到单元等效单轴应力；运用应力综合函数对所有单元的等效单轴应力进行综合，并利用顶点组合方法得到应力综合函数值的上下界，从而构建考虑疲劳应力鲁棒性和可靠性约束的金属结构拓扑优化模型；采用优化特征位移代替原有的可靠性指标来解决收敛性问题，最后运用移动渐进方法进行迭代计算，直至满足相应的收敛性条件，得到满足鲁棒性和可靠性约束的最优设计方案。