基于锈损单元畸变控制的结构3D荷载路径拓扑搜寻方法

袁平; 蔡亚夫; 戴理朝; 董必钦; 王磊

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231137

吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (07) : 2212 -2222. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231137

基于锈损单元畸变控制的结构3D荷载路径拓扑搜寻方法

袁平, 蔡亚夫, 戴理朝, 董必钦, 王磊

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摘要

锈蚀损伤易引起局部单元畸变，导致结构非线性拓扑优化数值失稳。针对现有抑制方法主要用于大变形弹性结构，存在效率低、适用性差等问题，难以满足锈损结构3D荷载路径搜寻的不足，提出了基于锈损单元畸变控制的结构3D荷载路径拓扑搜寻方法。首先，该方法采用局部刚度自适应缩放的思想来控制锈损单元畸变，通过定义的锈损单元畸变度对其局部刚度按不同比例进行缩放，同时抑制单元畸变与优化误差。其次，给出了锈损结构荷载路径搜寻的非线性拓扑优化数学表达式，考虑材料劣化和粘结退化的影响，基于伴随法推导了锈损单元灵敏度计算公式。最后，开展数值算例验证，表明了本文方法能合理地生成锈蚀损伤结构3D荷载路径，揭示了锈蚀RC梁荷载路径发展规律。