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蜂窝夹芯圆环的拓扑优化设计及尺度效应研究
引用本文:孙士平,张卫红,邱克鹏,郭中泽,Bassir Hicham. 蜂窝夹芯圆环的拓扑优化设计及尺度效应研究[J]. 力学学报, 2007, 39(6): 788-795. DOI: 10.6052/0459-1879-2007-6-2006-518
作者姓名:孙士平  张卫红  邱克鹏  郭中泽  Bassir Hicham
作者单位:西北工业大学
基金项目:国家自然科学基金,航空基础科学基金,国家重点基础研究发展计划(973计划),教育部高等学校博士学科点专项科研基金,南昌航空大学科研启动基金,国家高技术研究发展计划(863计划),高等学校学科创新引智计划
摘    要:采用尺度关联的一体化设计方法开展了旋转周期圆环结构的拓扑优化设计研究,以宏观结构的最大刚度为目标,研究了材料表征体胞尺度、构型以及不同载荷作用形式对蜂窝夹芯圆环结构优化结果的影响. 所提出的无量纲结构构型因子实现了优化结构的结构效率量化评估. 结合SIMP材料模型和周长控制方法,实现了宏观结构和细观表征体胞的优化设计,获得清晰的材料分布. 数值算例表明,尺度关联的一体化设计方法能有效地完成圆环结构的拓扑优化设计,设计结果充分反映体胞尺度效应对旋转周期圆环结构夹芯构型的影响.

关 键 词:拓扑优化  尺度效应  结构构型因子  旋转周期结构  表征体胞
文章编号:0459-1879(2007)06-0788-08
收稿时间:2006-10-23
修稿时间:2006-10-23

INTEGRATED TOPOLOGY OPTIMIZATION AND SCALE EFFECT ANALYSIS OF CYCLIC SYMMETRY SANDWICH STRUCTURES
Sun Shiping,Zhang Weihong,Qiu Kepeng,Guo Zhongze,Bassir Hicham. INTEGRATED TOPOLOGY OPTIMIZATION AND SCALE EFFECT ANALYSIS OF CYCLIC SYMMETRY SANDWICH STRUCTURES[J]. chinese journal of theoretical and applied mechanics, 2007, 39(6): 788-795. DOI: 10.6052/0459-1879-2007-6-2006-518
Authors:Sun Shiping  Zhang Weihong  Qiu Kepeng  Guo Zhongze  Bassir Hicham
Abstract:A scale-related optimization method is proposed for thetopology design of cyclic symmetry structures. Within the scope ofmaximizing the structural rigidity, influences of the scale and topology ofrepresentative volume element (RVE) as well as different loading cases uponthe optimal configurations are studied. A dimensionless structure topologyfactor is proposed in this paper to quantify the optimized structureefficiency. By means of solid isotropic material with penalization (SIMP)model and perimeter control method, macro material layout and RVE areoptimized. A contrast topology configuration is obtained withoutcheckerboard. The results demonstrate that the scale-related topologyoptimization method is valid for optimal design of cyclic symmetry structureand that the scale effect of RVE can be well revealed in the optimalconfiguration of the structure.
Keywords:topology optimization   scale effect   structure topology factor   cyclic symmetry structure   representative volume element
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