一种路径-吞噬拓扑优化新方法

摘要

针对复杂工程结构优化过程中数学模型建立和求解困难的问题，建立了一种载荷传递路径理论与吞噬算法相结合的拓扑优化方法。利用载荷传递路径理论求解结构的主传递路径和次传递路径，并根据结构中应力相对高的区域多分配材料、应力相对低的区域少分配材料的原则，提出吞噬算法对材料进行最优分配。以悬臂梁和薄板结构为例，将所提路径-吞噬方法与变密度法进行仿真和试验对比，结果表明，所提方法提高了结构的刚度和强度，减小了结构质量，证明该方法对结构优化是准确有效的。该方法无需建立和求解复杂的数学模型，且考虑了光滑边界处理，优化后的结构可直接用于制造，尤其适合工程应用。

关键词

拓扑优化 / 路径-吞噬方法 / 载荷传递路径理论 / 吞噬算法 / 变密度法