基于可靠性的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

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1、機(jī)械度2OO9，31(4)：604-608基于可靠性的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)STRUCTURAITopOLOGYon御ZATIoNoFCoNTINUoUSSTRUCTURESBA10lNRELL】[IITY鄺泳聰歐陽(yáng)高飛***張憲民(華南理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣州510640)KUANGYongCongOUYANGGaoFeiZHANGXianMin(CollegeofMechanicalEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhau510540，China)摘要建立水平集函數(shù)為

2、設(shè)計(jì)變量、剛度極小化為目標(biāo)、具有可靠性約束的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型，并提出相應(yīng)的優(yōu)化算法。文中提出的基于可靠性的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化算法方法分為兩個(gè)步驟，結(jié)構(gòu)可靠性分析和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化?？煽啃苑治霾捎糜?jì)算簡(jiǎn)便、效率高的一次二階矩法，結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)則應(yīng)用穩(wěn)定高效、最優(yōu)結(jié)構(gòu)清晰的水平集方法。最后以懸臂梁結(jié)構(gòu)的可靠性拓?fù)鋬?yōu)化為例，表明文中提出的方法既簡(jiǎn)單又有效。關(guān)鍵詞可靠性分析拓?fù)鋬?yōu)化連續(xù)體結(jié)構(gòu)一次二階矩法中圖分類(lèi)號(hào)0224TB114．3AbstractAnewstructuraltopologyalgorithmbasedonreliabilityis

3、proposed．Moreover，themathematicalmodeloftopologyopti—mizationbasedonthereliabilityforcontinuousstructuresisdeveloped，inwhichthelevelsetfunctionistakenasdesignvariables，mini-~tionofthecomplianceistakenasobjectivefunction，reliabilityconstraintisincluded．Forsolvingreliability

4、-basedtopologyoptimiza·tionproblemofcontinuousstructures，theproposedmethodologyiscombinedwiththereliabilityanalysisandthetopologyoptimization．Thereliabilityanalysisiscarriedoutwiththefirst—orderreliabilitymethodforthereductionofthecomputetime，whiletheoptimizationpartisperf

5、ormedwiththelevelsetmethodinordertoobtainabeteroptimummaterialdistribution．Finally，twoexamplesshowthattheapproachproposedissimpleandeficient．KeywordsReliabilityanalysis；Topologyoptimization；Continuousstructures；FirstorderreliabilitymethodCorrespondingauthor：OUYANGGaoFei，E-

6、mail：scut—gaofei@yahoo．COrn．crt，Tel：+86—20—87110345TheprojectsupportedbytheNationalNaturalScienceFundsforDistinguishedYoungScholarofChina(No．50825504)，theKeyScientificandTechnologicalProjectofGuangdongProvinceofChina(No．2008A010300002)，andthePostdoctoralScienceFoundationof

7、SouthChinaUniversityofTechnology．Manuscriptreceived20061023，inrevisedform20070302．可靠性技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)人員逐漸認(rèn)識(shí)到，在產(chǎn)品1引言的安全分析與設(shè)計(jì)中必須考慮不確定因素的可靠性模作為一種先進(jìn)的、高效的工程設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)優(yōu)化型。結(jié)構(gòu)可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)作為一門(mén)新的學(xué)科，將結(jié)構(gòu)技術(shù)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有力工具。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可靠性理論與優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)有機(jī)融合在一起，克服了設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)所處的載荷環(huán)境、結(jié)構(gòu)參數(shù)及優(yōu)化的目標(biāo)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的不足之處，使設(shè)計(jì)結(jié)果更趨于合函數(shù)、

8、約束條件和設(shè)計(jì)變量等均被處理為確定性的。理]。但在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，這些因素往往是隨機(jī)不確定性由于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)難度較大，迄今為止的大的。因此在很多情況下，由于不確定性的考慮不合