復合材料結(jié)構(gòu)多尺度拓撲優(yōu)化設(shè)計理論與數(shù)值研究.pdf

1、該文在文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上,指出復合材料大尺度結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)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(diào)元和雜交元的基本原理,并將高性能單元推廣于結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計.推導了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)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(diào)等參元和高性能單元的拓撲優(yōu)化結(jié)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(yīng)力不連續(xù)和奇異性問題;研究了屈服準則和極限

2、應(yīng)力對強度優(yōu)化結(jié)果的影響.通過這些研究解決了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化中的許多理論難題,最后對工程結(jié)構(gòu)剛度、強度拓撲優(yōu)化設(shè)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(jié)構(gòu)單胞的拓撲優(yōu)化設(shè)計新模型,這些模型能實現(xiàn)：給定宏觀模量的微結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計;最大宏觀彈性特性加權(quán)和的單胞拓撲設(shè)計;多工況最剛微結(jié)構(gòu)的單胞拓撲設(shè)計.最后該文提出了復合材料結(jié)構(gòu)多尺度拓撲優(yōu)化設(shè)計新思想：能實現(xiàn)材料和結(jié)構(gòu),物理和幾何,微結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)的多尺度拓撲優(yōu)化設(shè)計