基于移动可变形孔洞方法的超弹性结构拓扑优化

来源：计算力学学报杂志2019年第4期北京时间：

作者：薛日野,杜宗亮,郭旭

单位：大连理工大学 工程力学系, 工业装备结构分析国家重点实验室, 国际计算力学研究中心, 大连 116024,大连理工大学 工程力学系, 工业装备结构分析国家重点实验室, 国际计算力学研究中心, 大连 116024,大连理工大学 工程力学系, 工业装备结构分析国家重点实验室, 国际计算力学研究中心, 大连 116024

摘要：现有隐式拓扑优化方法在进行超弹性结构拓扑优化设计时，具有设计变量多、中间设计有限元分析存在严重的收敛性和设计结果无法直接导入CAD/CAE系统等问题。为解决这些问题，提出了一种基于移动可变形孔洞的显式拓扑优化方法来进行承受大变形的超弹性结构设计，材料本构采用常用的Mooney-Rivlin模型。首先，介绍了移动可变形孔洞方法的基本思想和可变形孔洞的显式描述方法；其次，构造了基于移动可变形孔洞方法的超弹性结构拓扑优化的数学列式，给出了相应的灵敏度结果；最后，通过数值算例验证了本方法的有效性。数值结果表明，该方法可以通过较少的设计变量和非常稳健的优化过程，给出边界由B样条曲线描述且可与CAD/CAE软件无缝连接的超弹性结构设计。

关键词：拓扑优化,移动可变形孔洞,B样条曲线,超弹性结构,

基金资助：国家自然科学基金（11402048；11472065）资助项目.