基于面光滑有限元的复杂三维结构拓扑优化

摘要：

为了增强拓扑优化计算对任意复杂模型的适应性，改进基于线性四面体有限元的拓扑优化结果，引入了一种新型高精度的基于面光滑有限元模型(FS-FEM)来进行拓扑优化，通过每次迭代时提供很好的梯度解及位移解，从而达到改善拓扑优化结果的目的。在基于面光滑有限元模型的拓扑优化中，以柔度最小作为目标函数，建立了基于固体各向同性材料惩罚插值(SIMP)的拓扑优化数学模型，该数学模型通过最优准则进行求解。多个不同载荷的拓扑优化数值算例说明，采用基于面光滑有限元进行拓扑优化，结果都能够单调收敛，且采用该方法建立的拓扑优化模型能抑制棋盘格现象。与商业软件OptiStruct的计算比较表明，该方法相比有限元方法能得到更合理的拓扑结构。

关键词：拓扑优化、光滑伽辽金、面光滑有限元、四面体单元

分类号：TH122

资助基金：国家自然科学基金资助项目11202074;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主研究课题51375001;工业装备结构分析国家重点实验室开放基金资助项目GZ1403

在线出版日期：2015-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：864-870