| 考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法 |
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| 引用本文： | 王辰,刘义畅,陆宇帆,赖章龙,周明东.考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法[J].上海交通大学学报,2024(3):333-341. |
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| 作者姓名： | 王辰 刘义畅 陆宇帆 赖章龙 周明东 |
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| 作者单位： | 上海交通大学机械与动力工程学院 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2021YFB1715400)；;国家自然科学基金(52075321)； |
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| 摘 要： | 提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法，用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值，并以最小化该值为优化目标，以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束，获得多孔填充构型，并进一步提出局部体积上限动态调整策略，提升优化过程稳定性，避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外，考虑了自支撑约束，保证优化所得填充结构自支撑，且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型，确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明，所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比，在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上，在优化模型中考虑了柔度约束，讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.
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| 关 键 词： | 填充结构强度 拓扑优化 增材制造 p范数应力 |
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