空间桁架结构自适应成长优化设计

来源：上海理工大学学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：熊敏，林传开，丁晓红，唐广东，张横

单位：上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,飞而康快速制造科技有限责任公司，无锡 214145,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093

摘要：为实现高刚轻质的桁架结构，提出了一种基于植物分支系统生长机理的空间桁架结构优化设计方法。通过模拟植物在自然环境中的生长、分支和退化过程，使空间桁架结构能够根据载荷和边界条件自适应地进行生长，直接获得桁架结构分布和型材尺寸信息。对典型空间桁架结构中的简支梁型桁架、悬臂梁型桁架及L型桁架结构分别在弯曲工况和扭转工况下进行了设计讨论。结果表明，设计方法能够快速收敛到最优结构布局，不受基结构网格密度影响。进一步对工程应用实例扶梯桁架进行设计验证，优化后的扶梯桁架提高了刚度，减轻了重量，实现了高刚轻质的设计目标，表明设计方法具有较好的工程应用潜力。

关键词：空间桁架;植物分支系统;自适应成长;结构优化设计;扶梯桁架

基金资助：国家自然科学基金资助项目（52375257）