基于改进双向渐进结构优化法的钢节点拓扑优化研究

来源：计算力学学报杂志2024年第6期北京时间：

作者：汤朋山,杜文风,李少龙,顾金超,高博青

单位：河南大学 钢与空间结构研究所, 开封 475004,河南大学 钢与空间结构研究所, 开封 475004,河南大学 钢与空间结构研究所, 开封 475004,河南大学 钢与空间结构研究所, 开封 475004,浙江大学 空间结构研究中心, 杭州 310027

摘要：为提升双向渐进结构优化法(BESO)优化钢结构节点时的计算效率,充分解决优化过程中存在的棋盘格和网格依赖现象,提出了一种改进双向渐进结构优化法SJ-BESO。该方法引入灵敏度滤波半径,对过滤半径范围内各个单元的灵敏度值进行加权处理,并通过设置灵敏度阈值段确定元素的保留、删除或添加,同时引入收敛参数确保结构计算趋优的稳定性。通过钢牛腿节点算例将SJ-BESO与BESO进行对比分析,发现SJ-BESO有效提升了计算迭代效率并克服了棋盘格和网格依赖现象。再通过分叉节点算例将SJ-BESO与变密度法(SIMP)比较,表明SJ-BESO的优化方案材料利用效率更高。SJ-BESO适用于钢节点的拓扑优化,具有良好的计算效率和优化效果。

关键词：双向渐进结构优化法,钢节点,灵敏度滤波,有限元分析,增材制造,

基金资助：自然科学基金(52478166);河南省自然科学基金重点项目(232300421133)资助.