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Cross-level buckling mode evolution in aperiodic morphospace for stiffened structures
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DOI：10.1016/j.ijsolstr.2026.114098.png)
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摘要
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本研究提出了一种针对非周期加筋板的层级板条理论，并将屈曲解释为特征值演化过程。通过引入Voronoi型单元表示加筋拓扑，利用线集中力势能描述板-加筋相互作用，构建了板条模型。该理论在一个框架内解决了全局板屈曲、局部板屈曲、局部加筋或局部腹板屈曲及其混合状态。基于总势能，通过预屈曲状态的一阶变分和关于一般非平基准状态的屈曲增量问题的二阶变分，导出了控制方程。随后通过控制方式进行板-杆缩减和进一步的Voronoi-Dirac缩减，明确了各缩减方法的适用范围。数值模拟和压缩实验证实了四种受几何不连续性驱动的特征屈曲模式，即全局、局部板、局部加筋和耦合屈曲。结果表明，非均匀边界条件驱动最优非周期布局的演化，而强烈的加筋-板不连续性增强了模态耦合效应。在两种因素共同作用下，演化的非周期几何结构在非均匀载荷下相比周期性参考布局实现了超过20%的承载能力提升。最后采用模态引导技术将耦合屈曲状态导向邻近的全局、局部板和局部加筋主导的响应。
Keyword:
Buckling
Structural stability
Aperiodic stiffened structures
Topology optimization
Eigenvalue perturbation
期刊
IF:
3.8
论文数:
1.2W
被引数:
3.1W
机构
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