带有区域性惩罚因子的双向渐进结构优化方法

摘要：

针对传统的拓扑优化方法欠缺考虑增材制造工艺约束, 如果优化模型存在大面积悬垂、封闭空腔等工艺几何特征将增加打印及后处理操作的复杂度的问题, 提出带有区域性惩罚因子的双向渐进拓扑优化方法. 首先考虑增材制造工艺特征约束, 使得优化结果具有良好的可打印性; 然后对模型进行网格划分, 根据单元体所在的区域定义区域性惩罚因子, 保证区域性惩罚因子由外表面向内核逐渐增大; 最后结合有限元分析, 以区域性惩罚因子对单元体的计算应力进行惩罚, 决策单元体的保留与删减. 通过数值实验, 与传统的双向渐进结构拓扑优化算法对比的结果表明, 该方法可以改变空腔形貌特征、减少垂悬面积、均衡模型应力分布, 提升了拓扑优化模型的可打印效果.

关键词：增材制造、结构拓扑优化、双向渐进算法、区域性惩罚因子

所属期刊栏目：30

分类号：TP391.41(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家重点研发计划项目2017YFB1103000, 2016YFB1100500-04;江苏省重点研发计划项目BE2015165, BE2016182;江苏省研究生科研与实践创新计划项目KYCX18_0396

在线出版日期：2019-01-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2224-2233