基于桁架结构优化的复杂零件构型设计方法

简介

为克服传统设计中拓扑优化与尺度设计分离造成的性能缺陷,提出一种基于桁架结构优化的复杂零件构型设计方法,实现了构型和尺寸的同步设计,在满足性能需求的前提下,实现了结构轻量化。首先,通过简化桁架基结构生成过程提高基结构生成速度;其次,以杆件横截面积为优化变量,将拓扑优化问题转化为带有边界约束的尺寸优化问题,实现桁架结构构型与尺寸的同步设计;再次,基于桁架结构的设计方法进行复杂零件构型设计;最后,以某加工中心立柱为例,以质量和静态变形为评价指标,分别利用上述方法及拓扑优化设计方法对立柱进行构型设计。结果表明采用该方法得到的结构较拓扑优化的结构减重5.4%,变形减小10.28%,验证了该方法的有效性。