考虑几何非线性的多相多孔结构拓扑优化设计

摘要

本文基于固体各向同性材料惩罚（solid lsotropic material with penalization,SIMP）插值模型提出一种考虑几何非线性效应的多相多孔结构拓扑优化设计方法。通过控制不同材料相的局部体积分数来形成多相多孔结构，利用p-范数将多个局部体积约束聚合为一个全局约束函数，以减少优化问题中的约束个数。采用附加超弹性技术避免几何大变形下的网格畸变问题。最后两个优化算例验证了本文方法的有效性，结果表明：本文方法可以实现不同材料相之间的合理分布，考虑几何非线性效应的多相多孔结构的位移、应力均更小。相比于单材料，考虑多相材料的多孔结构具有更好的性能。

关键词

机械工程 / 多孔结构 / 几何非线性 / 拓扑优化 / 局部体积约束 / 多相材料