基于特征值分析的多尺度结构优化设计方法

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作者
张效忠 孙国民,SUN Guomin,ZHANG Xiaozhong,SUN Yanhua
出处
期刊:Yingyong shuxue he lixue [Applied Mathematics and Mechanics]
卷期号:40 (6): 630-640
标识
DOI:10.21656/1000-0887.390207
摘要

A multi-scale structure optimization method was proposed based on eigenvlue analysis, to find the macrostructure and microstructure of maximum macro stiffness under the worst load. The constraint that the Euclidian norm of the uncertain load is 1 was introduced, the structural compliance was calculated according to the Rayleigh-Ritz theorem, and the compliance was transformed to a symmetric matrix with the same dimensions as the local load vector. In this way, the compliance minimization problem under the worst load was transformed to the minimum problem of the maximum eigenvalue of the symmetric matrix. Moreover, the worst load case was determined with the eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the matrix. Several numerical experiments demonstrated the validity of the proposed method, and illustrated the reasonability of the macro topological structure and the micro material distribution. The proposed multi-scale optimization method has virtues of iterative stability and rapid convergence. The update of the density function in the topological optimization was performed based on sensitivity analysis and the method of moving asymptotes (MMA).

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