Multi-material polygonal structural optimization for functionally graded materials under harmonic force excitation

Hieu P. Ban

doi:10.1016/j.compstruct.2026.120320

Multi-material polygonal structural optimization for functionally graded materials under harmonic force excitation

2026-04-02

0

PRE

AI

DOI：10.1016/j.compstruct.2026.120320

原文链接

原文求助

摘要

En 中文

本研究提出了一种统一的计算框架，用于在谐波激励下对功能梯度结构进行多材料拓扑优化。所提出的方法将多边形有限元与功能梯度材料（FGM）插值集成到一个包含瑞利阻尼的动力刚度公式中。优化目标定义为动态柔度的最小化，从而能够在给定激励频率下实现有效的振动抑制。将广义SIMP（Solid Isotropic Material with Penalization）基多材料方案与指数FGM插值相结合，以表示离散和连续梯度材料分布。多边形单元的使用提供了几何灵活性，并在迭代优化过程中保证了稳定的数值性能。敏感性分析采用与频域平衡方程兼容的伴随公式推导得出。数值案例研究，包括两端固支梁和扳手形域，展示了在变化激励频率下的有效振动衰减和高效材料分配。结果表明，所提出的框架在谐波载荷下设计轻质且动态稳定的复合材料结构方面具有鲁棒性。

Keyword:

multi-material topology optimization

functionally graded materials

harmonic excitation

dynamic compliance minimization

polygonal finite elements

Multi-material polygonal structural optimization for functionally graded materials under harmonic force excitation

摘要

期刊

机构

引用论文