基于带通过滤的等体积拓扑优化方法

来源：计算力学学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：周演,王光明,徐胜利,巩萃颖,王博

单位：大连理工大学宁波研究院, 宁波 315033,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,中国航空发动机研究院, 北京 101300,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024

摘要：带通过滤是拓扑优化中一种基于过滤技术的新型尺寸控制方法。带通过滤会出现负数密度变量,需要采用Heaviside密度映射方法对物理密度进行映射,这会使得优化过程中体积振荡控制难度加大。为此,本文提出了一种等体积拓扑优化格式,该方法通过调整非线性映射函数中的参数,以保证体积约束在优化过程中事先满足,可减少非线性映射导致的收敛振荡。文中给出了该方法的优化列式,并推导了目标函数的敏度。采用不同过滤参数和非线性映射参数下的优化算例,比较了该方法和原带通过滤方法的优化结果、收敛过程和计算时间。结果表明,该方法相比于原带通过滤方法收敛更加稳定,并且优化效率大幅提高。

关键词：拓扑优化,尺寸控制,过滤方法,

基金资助：科技部国家重点研发计划(2021YFB3302200)资助项目.