基于双向插值模式的空间扩张拓扑优化

来源：计算机集成制造系统杂志2017年第7期北京时间：

作者：李家春,邹中妃,陈跃威,吴景来,元伟

单位：贵州大学机械工程学院

摘要：针对传统拓扑优化中对中间密度单元处理的单向性及初始设计域选择过裕而使求解规模增大的问题,提出一种基于双向插值模式的空间扩张拓扑优化。建立了双向插值模式拓扑优化问题的数学模型,构建了基于边界单元敏度信息的空间扩张策略,并提出降低空间扩张拓扑优化问题求解规模的技术,最后通过算例验证了其可行性。算例表明,利用空间扩张策略仅对敏度进行插值的模式相对于基于刚度和敏度进行双向插值的模式和传统带惩罚指数的固体各向同性微结构模式,在优化设计中更具有全局性,不用过滤便可以高效地得到边界清晰的拓扑优化结果,且具有较小的目标设计值和较少的迭代步数。

关键词：双向插值模式,拓扑优化,空间扩张,变密度法,工程结构设计

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51265005);贵州省科技厅重大科技专项资助项目(［2016］3001);贵州省科技厅工程技术中心资助项目(G［2015］4001);贵州省教育厅重点实验室资助项目(KY［2014］226);贵州省科技厅工业攻关资助项目(GY［2014］3026);贵州省科技厅平台人才资助项目(［2016］5717)。