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Multi-material topology optimization considering interface nonlinearity
DOI:10.1007/s00158-025-04154-0.png)
摘要
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多材料拓扑优化(MMTO)在塑性方面的研究有限。在线性静力分析中,MMTO由于设计自由度的增加,可以优于单材料拓扑优化(SMTO)。然而,传统的MMTO通常仅考虑结构材料的存在与选择,忽略了不同材料间的连接。在连接材料的屈服应力低于结构材料的情况下,MMTO的解可能由于潜在的连接失效(如屈服)而劣于SMTO。本文提出了一种界面约束方法(IEM),通过考虑界面位置并促使界面从高应力区域移动到低应力区域,从而改善MMTO的解,获得更优的MMTO方案。该方法包含基于集合的界面检测算法,并需要非线性分析以获取界面单元附近的应力和位移信息,然后用于创建辅助载荷工况以修改敏感性。通过调整界面移动因子,修改设计敏感性以偏好非线性性能。数值算例表明,所提出的IEM能有效减小非线性位移。此外,该IEM避免了昂贵的非线性敏感性计算,适用于具有黑箱特性的有限元分析(FEA)求解器。
Keyword:
Interface detection
Equivalent static load
Topology optimization
Interface enforcement method

