基于应力约束的连续体结构最小重量设计的拓扑优化[外文翻译].doc

附件C：译文

基于应力约束的连续体结构最小重量设计的拓扑优化

Q Q Liang1*, Y M Xie1 和 G P Steven2
1澳大利亚墨尔本维多利亚理工大学建筑环境学院
2澳大利亚悉尼大学航空工程学院

摘要：本文通过使用性能指数（PI）提出了协助连续体结构的最小重量设计受应力约束的拓扑优化方法。该性能指数致力于基于尺度设计方法评价结构拓扑效率。当逐渐从结构中删除低效材料时，这个性能指标将纳入渐进结构优化（ESO）方法来监测优化过程。最佳拓扑可以从性能指标的历史中被识别。通过使用这个性能指标拥有应力与高度约束的不同结构能够被审查，这也是用来比较不同结构拓扑优化方法生成效率。结果表明，该性能指标有衡量各结构优化方法得到最优结构拓扑效率的能力，是工程师在选择最佳的拓扑结构设计时一种宝贵的设计工具。
注释：
E 杨氏模量(GPa)
h 高度(mm)
Ks 结构刚度矩阵(N/mm)
L 长度 (mm)
P 力矢量 (N)
PI 性能指标
t 元素厚度 (mm)
te 基础元素厚度
u 实际位移向量(mm)
us 缩放位移向量(mm)
Vi 第i个迭代的设计数量(mm3)
V0 初步设计范围容积(mm3)
we 基础元素重量(kg)
W 结构总重量(kg)
Wi 第i个迭代的设计重量 (kg)
Ws i 第i个迭代缩放设计重量 (kg)
W0 初步设计范围重量(kg)
Ws 0 缩放初步设计范围重量(kg)
xe 设计变量
xs e 规模设计变量
σ 应力矢量元素(MPa)
σs 缩放应力矢量(MPa)
σ* 规定应力限制(MPa)
σVM I,max 最大设计von Mises应力(MPa)
σVM max 最大结构von Mises应力(MPa)
σVM o,max 初步设计容量的最大von Mises应力 (MPa)
φ 比例因子

1．引言
拓扑结构优化在最近几年得到普及，因为人们认识到，拓扑结构优化可以显着提高设计的效率。因此，在拓扑优化中减轻结构的重量比获得的尺寸优化重要。在文献资料里有许多的通过不同结构优化方法提出的结构拓扑，例如Bendsoe与Mota Soares提出的和由Steven提出的等等。然而优化方法可以通过比较经典的解决方案的结果审查，例如由Michell和Hemp提出的那些，最终获得的拓扑可能会和采用标准方法的结果有所不同。由于没有简单的规则可以测量这些结构拓扑的效率，工程师在设计时将会在选择这些拓扑上遇到困难。