机械工程学报

作者：李思奇, 刘康, 陈一铭, 蔡嘉乐, 白影春

单位：北京理工大学电动车辆国家工程研究中心 北京 100081

关键词：薄壁-填充结构,复杂设计域,拓扑优化,静动态多目标优化,并行计算；

基金：国家自然科学基金资助项目(51805032)

提出了一种面向复杂设计域的薄壁-填充结构静动态多目标拓扑优化方法，以实现面向三维复杂几何设计域、设计域-非设计域一体化及结构静动态性能的薄壁填充结构拓扑构型的自动获取。基于三角框重叠算法和漫水填充算法实现复杂设计域的表征，结合两步滤波法进行薄壁-填充构型特征描述，建立以结构柔度和特征频率为目标、以体积分数为约束的静动态多目标拓扑优化模型。为提高设计效率，分别采用灵活广义极小残量法(Flexible generalized minimal residual,FGMRES)和Krylov-Schur方法进行静力学控制方程和模态频率特征值方程的并行求解。在拓扑优化中，通过模态追踪策略(Modalassurance criterion,MAC)获取模态阶次，并通过移动渐近线法(Method of moving asymptotes,MMA)对优化问题进行高效求解。研究了夹紧梁在复杂设计域内多目标拓扑优化设计，验证了算法的有效性，并将其应用于悬架控制臂的设计，减重达21.24%，证明该算法在结构设计中的潜在应用价值。

来源：2025年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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