基于可靠性指标法的连续体结构可靠性拓扑优化

来源：计算力学学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：王林军,李家豪,张正伟,吴振雨,魏悠贵,刘辉

单位：三峡大学 机械与动力学院, 宜昌 443002,三峡大学 机械与动力学院, 宜昌 443002,中国船舶科学研究中心, 无锡 214082,三峡大学 机械与动力学院, 宜昌 443002,西安工业大学 机电工程学院, 西安 710021,武汉大学 土木建筑工程学院, 武汉 430072

摘要：实际工程中,结构面临着来自多种复杂环境下不确定性因素的影响,导致结构性能的变化,传统拓扑优化未考虑这些因素的影响。因此,本文提出了一种可靠性指标法(RIA)的可靠性拓扑优化方法,用于连续体结构拓扑优化。旨在考虑结构可靠性的情况下,使得结构最终拓扑构型的体积分数最小。本文将载荷作为不确定量,通过可靠性指标法寻找极限状态点;然后基于双向渐进结构优化法(BESO),以结构体积为目标函数,可靠性指标作为约束条件,采用移动渐近线法(MMA)进行优化。对不同的数值算例(如简支梁、悬臂梁、L型梁)进行分析,同时研究了目标可靠度和标准差对结构性能的影响,还考虑了多工况、载荷方向不确定性等情况。研究结果表明,本文方法能够高效地找到极限状态点,相较于传统拓扑优化方法所得的拓扑构型更加可靠。

关键词：可靠性指标法,移动渐进性法,变密度法,可靠性拓扑优化,

基金资助：国家自然科学基金(11202116;12072242;12372200)资助项目.