箱形支撑结构内部加筋板分布优化设计方法

摘要

本发明涉及一种箱形支撑结构内部加筋板分布优化设计方法，包括以下具体步骤：(1)简化为中空结构的初始模型，(2)中空模型有限元网格划分，(3)形成纤维模型，(4)施加边界条件，(5)承载面材料分布优化设计，(6)确定应保留的梁单元，(7)形成加筋板。本发明提出一种称为纤维模型的简化模型，将复杂的三维结构拓扑优化设计问题转化为简单的二维结构拓扑优化设计问题，利用密度法，自动快速设计箱形支撑结构内部的加筋板分布，使结构达到最好的技术经济综合性能。

主权项

一种箱形支撑结构内部加筋板分布优化设计方法，其特征在于：包括以下具体步骤：1)简化为中空结构的初始设计模型将箱形支撑结构简化为中空的箱体，形成初始设计模型；2)有限元网格划分对初始设计模型进行有限元网格划分，所有外壁均划分为壳单元，且箱体的约束面和设计面的网格需一一对应；3)形成纤维模型在约束面和承载面对应的节点上建立梁单元，形成纤维模型；4)对设计模型施加边界条件对结构施加载荷和约束，进行静力分析；5)承载面材料分布优化设计将承载设置为设计区域，采用式(1)的优化模型进行承载面材料分布的优化设计，min vol(ρ)＝vol(ρ1，ρ2，...，ρn)subject to：δmax≤[δ](1)σmax≤[σ]0≤ρi≤1i＝1，2，...n式中，vol为结构的总体积，ρi为单元i密度，n为单元个数，δmax和σmax分别为结构的最大位移和最大应力，[δ]和[σ]分别为结构的许用位移和许用应力；6)确定应保留的梁单元根据第5步骤的设计结果得到承载面的材料最优布置，确定应保留的梁单元，即当某一梁单元的节点在承载面的高密度区时，保留该梁单元；反之，若某一梁单元的节点在承载面的低密度区时，去除该梁单元；7)形成加筋板连接各保留的梁单元形成加筋板。