考虑尺寸效应的模块化结构两层级优化设计

出于构造、美观、生产工艺、质量控制、降低成本等考虑，在很多工业应用中，整个结构或装备可被规整的分成几个相同的子区域，各个子区域的结构形式完全相同，这样的子区域称为基本设计模块.整个结构或装备可通过有限个基本设计模块重复拼装而成.针对此类模块化结构，考虑结构与模块间的耦合作用，提出了结构、模块两层级并发优化设计的模型与求解方法，研究了基本设计模块的绝对尺寸对优化结果的影响.通过在结构和模块两个层次上分别引入独立的人工密度变量，借助拓扑优化技术和惩罚策略，给出了最优的设计模块构型以及模块在结构尺度上的最优分布，通过单工况和多工况数值算例验证了该方法的有效性.