应力约束下板壳结构的拓扑优化设计由于应力约束难以显式化和约束条件数量庞大等问题,存在建模和求解的困难.为了解决这些困难,首先,该文通过类比独立连续映射(Independent Continuous and Mapping,ICM)方法中的过滤函数,在实体各向同性材料惩罚(Solid Isotropic Material Penalization,SIMP)方法中引进了单元重量惩罚函数和材料许用应力惩罚函数,实现了对SIMP方法惩罚函数概念的拓广.然后,该文移植了ICM方法中行之有效的应力约束全局化策略,基于拓广后的SIMP方法,构造了代替应力约束后的结构畸变能约束的近似显式化函数,建立了多工况下板壳结构拓扑优化模型.最后,采用对偶序列二次规划算法求解该优化模型,并基于Python语言在ABAQUS软件平台进行了程序实现.数值算例都取得了很好的结果,这表明该文提出的方法是可行而有效的.
应力约束全局化策略 von Mises强度理论 结构畸变能 重量惩罚函数 许用应力惩罚函数