材料和载荷不确定性下基于进化结构扩展有限元的鲁棒拓扑优化

日期

2021-09-01

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国际标准编号

0955-7997

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出版商

爱思维尔

类型

第条

同行评审

是的

摘要

本研究将进化结构优化(ESO)方法与扩展有限元方法(XFEM)相结合,提出了一种新的算法,用于材料和载荷不确定性下连续结构的稳健拓扑优化。传统的拓扑优化方法(例如ESO)通常需要额外的后处理来生成边界平滑的可制造拓扑。通过在有限元(FE)框架中采用XFEM进行边界表示,该方法消除了这种耗时的后处理阶段,并为基于ESO的拓扑优化方法沿着设计边界对元素进行了更准确的评估。使用无记忆平移过程的截断高斯随机场(无负值)对材料特性和载荷角分布进行随机不确定性分析。通过两个实例,证明了该方法相对于蒙特卡罗方法、基于惩罚的固体各向同性材料(SIMP)和基于经典有限元方法的多项式混沌展开(PCE)的优越性,材料不确定性和载荷不确定性的柔顺性分别提高了约11%和10%。本方法的新颖性在于以下两个方面:(1)本文首次将XFEM用于研究不确定性下的鲁棒拓扑优化问题;(2) 由于在FE框架中边界元素采用了XFEM,因此不需要任何后处理技术。通过获得清晰光滑的边界,证明了该方法的有效性。

描述

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关键词

稳健的拓扑优化,连续结构,不确定性,进化结构优化,扩展有限元法

引文

Latifi Rostami,S.A.、Kolahdooz,A.、Zhang,J.(2021)使用演化结构扩展有限元方法在材料和载荷不确定性下进行稳健拓扑优化。边界元工程分析,133,第61-70页

权利

研究所

工程科学研究所(IES)