復合材料結構多尺度拓撲優(yōu)化設計理論與數(shù)值研究.pdf

1、該文在文獻調研的基礎上,指出復合材料大尺度結構和微結構拓撲優(yōu)化存在的理論和數(shù)值問題,并做了深入的研究.首先,介紹了非協(xié)調元和雜交元的基本原理,并將高性能單元推廣于結構拓撲優(yōu)化設計.推導了結構拓撲優(yōu)化設計中數(shù)值計算和敏度分析的基本方程,給出了數(shù)值算例,并對協(xié)調等參元和高性能單元的拓撲優(yōu)化結果進行了對照.其次,解決了剛度拓撲優(yōu)化中的多工況、多目標問題;使用Cheng和Guo的方法解決了強度優(yōu)化中的應力不連續(xù)和奇異性問題;研究了屈服準則和極限

2、應力對強度優(yōu)化結果的影響.通過這些研究解決了結構拓撲優(yōu)化中的許多理論難題,最后對工程結構剛度、強度拓撲優(yōu)化設計理論進行了綜合評價并開發(fā)了實用軟件.此外,該文提出了復合材料微結構單胞的拓撲優(yōu)化設計新模型,這些模型能實現(xiàn)：給定宏觀模量的微結構拓撲優(yōu)化設計;最大宏觀彈性特性加權和的單胞拓撲設計;多工況最剛微結構的單胞拓撲設計.最后該文提出了復合材料結構多尺度拓撲優(yōu)化設計新思想：能實現(xiàn)材料和結構,物理和幾何,微結構和宏觀結構的多尺度拓撲優(yōu)化設計