连续体结构拓扑优化方法及存在问题分析
文章深入分析国内外连续体结构拓扑优化的研究现状,介绍了拓扑优化方法的发展及实现过程当中存在的不足
。对比分析了均匀化方法,渐进结构优化法,变密度法的优缺点。研究了连续体结构拓扑优化过程当中
产生数值不稳定现象的原因,重点探讨
了灰度单元,棋盘格式,网格依赖性的数值不稳定现象,并针对每一种数值不稳定现象提出了相应的解决办法。
2.1.
灰度单元
灰度单元是在优化结构中大量存在密度介于
0-l之间的单元,导致优化结果难以确切的给出拓扑构型,从而使优化结果难以在工程实际中应用。存在灰度单元的根本原因是连续模型同原离散
模型的逼近问题,灰度单元主要存在于
SIMP
等变密度法中,两种主要解决办法:(
1)加大SIMP
模型中的惩罚因子,随着惩罚因子的增大,使设计变量的值越来越接近于拓扑优化特征函数期望的值。(
2)滤波半径过大会产生灰度单元,合理确定滤波半径的值,可以抑制灰度单元的生成。
2.2.
棋盘格式
棋盘格式是指结构优化过程当中
单元材质密度周期性高低分布,拓扑呈现为黑白相间,如同棋盘。
Bendsoe
认为,棋盘格式的出现与优化问题解的存在性以及 ...
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