偶应力介质结构的最优强度拓扑优化

在等应变能密度分布的意义下给出了偶应力介质结构最优强度的拓扑优化设计方法。优化模型的设计变量为单元的密度,约束函数为许用材料的体积用量,目标函数通过等应变能密度准则隐式地给出。该方法的优点在于将强度约束/目标的显式应力形式进行转化,避免了应力函数优化问题中的奇异性、强非线性及约束的局部性等困难。数值算例表明,基于优化模型,偶应力介质的最优结果依赖于结构的最小局部尺寸与偶应力介质特征长度的比值。当宏观结构的尺寸远大于特征长度时,偶应力介质的结果趋于经典连续介质的相应结果。     

考虑偶应力影响的应力集中问题求解

针对工程结构计算中应力集中现象，给出了求解该类问题的Cosserat基本方程。采用Cosserat理论从应力函数与偶应力函数出发，根据叠加原理，运用分离变量法求解了无限平板小孔应力分布情况；并从解答出发，经过推导与对比，进一步证明了经典弹性理论与Cosserat介质理论之间的退化关系。说明了Cosserat介质理论求解孔洞等应力集中问题的有效性。