基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计

来源：振动与冲击杂志2024年第3期北京时间：

作者：占金青，王啸，蒲圣鑫，刘敏，

单位：1.华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室， 南昌330013;2.中国科学院合肥物质科学研究院， 合肥230031

摘要：为了满足多相材料结构动态性能要求，提出一种基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计方法。采用序列固体各向同性料插值模型惩罚刚度矩阵和质量矩阵，以多个动载荷作用的多相材料结构总动态柔顺度最小化为优化目标，以结构质量和成本为约束条件，构建多相材料结构动态拓扑优化模型，利用等效静态载荷法将多相材料结构动态拓扑优化问题转化为多工况下的多相材料结构静态拓扑优化问题，以降低灵敏度分析的复杂程度；采用移动渐近线算法求解多相材料结构动态拓扑优化问题。数值算例结果表明所提方法是有效性的，与传统的拓扑优化方法相比，基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化求解时间节省了75%，大大地提高了计算效率；与单相材料拓扑优化结果相比，多相材料结构动态拓扑优化设计获得的结构具有更好的动态性能。

关键词：多相材料结构；动态拓扑优化；等效静态载荷法；序列SIMP插值模型