屈服与屈曲约束下梯度化带圆角点阵结构的优化
介观与纳米尺度物理
2021-03-08 v1
摘要
为降低点阵结构设计中的应力集中并确保结构安全，本文开发了一种用于梯度化点阵结构优化设计的新框架，创新性地集成了圆角设计以及屈服与弹性屈曲约束。杆件与圆角半径均定义为设计变量。采用均匀化方法表征点阵超材料的有效弹性常数与屈服应力。建立了超材料模型以表示超材料有效性质与点阵几何变量之间的关系。基于修正 Hills 屈服准则的屈服约束被建立为相对杆半径与圆角参数的函数。基于欧拉屈曲公式与 Johnson 公式的弹性屈曲约束被建立为相对杆半径的函数。屈服与屈曲约束均被集成到优化问题表述中；提出了一种新的优化框架，并以最小化 Messerschmitt-Bolkow-Blohm 梁的柔度为例进行了案例研究。屈服与屈曲约束保证了由 BCC 与 PC 点阵组成的优化梁的安全性。优化后的 MBB 梁实现了柔度与应力集中的降低。
引用
@article{arxiv.2103.03372,
title = {Optimization of graded filleted lattice structures subject to yield and buckling constraints},
author = {Xiaoyang Wang and Lei Zhu and Liao Sun and Nan Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.03372},
year = {2021}
}
备注
25 pages, 20 figures