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隐式曲面梯度多孔结构拓扑优化设计方法
文献摘要：
为实现多孔单胞构型对多孔结构功能特性的调控,提出隐式曲面梯度多孔结构拓扑优化设计方法.在三周期极小曲面隐式水平集函数中引入罚函数,保证小体积分数下曲面的连续性.对惩罚的隐式函数线性加权构造混合水平集函数,实现多孔结构混合参数化建模.采用数值均匀化法评估多孔结构的宏观等效弹性属性,并通过径向基插值函数构建等效弹性张量关于混合权重因子的显式表达式.以混合权重因子为设计变量,建立柔度最小化拓扑优化模型并采用优化准则法求解.引入Heaviside函数建立高阶连续插值模型,保证梯度多孔结构的高阶连续性.数值案例和实验结果表明,相比于均布多孔结构,所设计的梯度多孔结构的鲁棒性和承载特性更优,且不同单胞构型的梯度多孔结构功能特性相异.所提方法能有效应用三周期极小曲面梯度多孔结构设计,实现多孔单胞构型对结构功能特性的调控,丰富了多孔结构的力学内涵.
文献关键词：
拓扑优化;三周期极小曲面;梯度多孔结构;数值均匀化法;混合水平集函数
中图分类号：
作者姓名：
孙鹏飞;张跃;尹鹏;刘宏磊;李宝童
作者机构：
西安交通大学机械工程学院,710049,西安;西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,710049,西安
文献出处：
引用格式：
[1]孙鹏飞;张跃;尹鹏;刘宏磊;李宝童-.隐式曲面梯度多孔结构拓扑优化设计方法)[J].西安交通大学学报,2022(01):85-95
A类：
混合水平集函数
B类：
隐式曲面,梯度多孔结构,结构拓扑优化设计,优化设计方法,结构功能,功能特性,三周期极小曲面,罚函数,小体积,数线,线性加权,参数化建模,数值均匀化法,径向基插值,插值函数,函数构建,张量,混合权重,权重因子,显式,设计变量,柔度,优化准则,Heaviside,承载特性,相异,有效应用
AB值：
0.18683
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