所有作者：高彤 张卫红
作者单位：西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
论文摘要：研究了热应力载荷条件下结构拓扑优化设计模型与方法。热应力载荷具有设计相关特性，即热应力载荷的有无取决于结构材料的有无。采用材料热应力系数，即材料杨氏模量与热膨胀系数的乘积，建立多相材料问题热应力载荷与拓扑设计变量的显式表达式；建立杨氏模量和热应力系数的多相材料插值模型，即在拓扑优化中同时对这两种材料属性进行惩罚；数值分析显示RAMP插值模型比常用的SIMP模型更适合处理此类设计相关载荷拓扑优化问题。在以上显式模型的基础上，推导结构柔顺度对拓扑设计变量的灵敏度计算式，实现稳态热传导问题的结构拓扑优化设计。数值算例验证了本文所提出的优化模型和优化方法的正确性和可靠性，及其处理多相材料结构优化设计问题的能力。此外，探讨了插值模型参数等因素对优化结果的影响以及设计相关效应在优化结果中的具体表现。
关键词： 拓扑优化 热弹性 热应力 设计相关载荷
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