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基于D—P准则的压力相关材料结构拓扑优化
引用本文:罗阳军.基于D—P准则的压力相关材料结构拓扑优化[J].力学学报,2011,43(5):878-885.
作者姓名:罗阳军
作者单位:西北工业大学力学与土木建筑学院
基金项目:国家自然科学基金(51008248); 西北工业大学基础研究基金(JC200936)资助项目~~
摘    要:基于描述材料力学行为的Drucker-Prager(D-P)屈服准则, 研究了压力相关材料 连续体结构拓扑优化设计问题的数学模型和数值算法. 以单元材料人工密度为设计变量, 结 合SIMP惩罚模型和多孔微结构局部应力插值模型, 建立了以材料体积最小化为目标、考虑材 料D-P屈服条件约束的优化问题数学模型. 利用\varepsilon-松弛方 法消除奇异解现象, 采用伴随法有效推导约束函数灵敏度计算公式, 运用基于梯度 的连续变量优化算法迭代求解优化问题. 数值算例验证了优化模型的正确性及数值 算法的有效性, 并通过与von Mises应力约束优化结果的比较, 说明了材料的压力 相关特性会对结构最优拓扑产生重要影响. 该方法设计出的最优拓扑由于充分利用 了压力相关材料的抗压能力, 因而更为合理和实际.

关 键 词:压力相关材料  Drucker—Prager准则  拓扑优化  灵敏度分析
收稿时间:2011-01-04
修稿时间:2011-05-23

TOPOLOGY OPTIMIZATION OF PRESSURE-DEPENDENT MATERIAL STRUCTURES BASED ON D-P CRITERION
Luo Yangjun.TOPOLOGY OPTIMIZATION OF PRESSURE-DEPENDENT MATERIAL STRUCTURES BASED ON D-P CRITERION[J].chinese journal of theoretical and applied mechanics,2011,43(5):878-885.
Authors:Luo Yangjun
Institution:School of Mechanics, Civil Engineering and Architecture, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China
Abstract:Many widely used materials,such as concrete,rocks,ceramics and polymers,have the feature of increasing shear strength as a result of hydrostatic pressure increases.Structures made of these pressure-dependent materials would typically hold the characteristic of better stress limit in tension than in compression. In this case,the von Mises criterion is incompetent while the D-P criterion described in terms of stress invariants is available as one of the simplest plasticity yield models.To take into account th...
Keywords:pressure-dependent material  Drucker-Prager criterion  topology optimization  sensitivity analysis  
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