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题名冲击载荷下轻质夹芯拱最大刚度拓扑优化及动力响应
被引量：3
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作者
刘颢
白震
李志强
李世强
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机构
太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所
太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室
山西省检验监测中心(山西省标准计量技术研究院)
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出处
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期98-112,共15页
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基金
国家自然科学基金(12072219)。
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文摘
基于双向渐进结构优化方法(bi-directional evolutionary structural optimization,BESO)框架,将传统动态载荷优化法中的内外层迭代引入到ABAQUS-MATLAB平台集成优化中,改进动态载荷拓扑优化流程。对初速度为100 m/s的子弹冲击下的夹芯拱结构进行拓扑优化设计和动力学响应分析。优化后夹芯拱芯层的变形模式可分为3个对称的部分,跨中区域的中部和上部主要发生压缩变形,呈现类三角点阵桁架结构,边界区域上部发生拉伸变形,下部发生压缩变形,呈现C形型结构,跨中和边界之间的过渡区域以拉弯联合变形为主,呈现Y形结构。通过与两种等质量的拱结构对比,分析了3种结构在不同初速度的子弹冲击下结构的挠度以及芯层的能量吸收情况。结果表明:在相同的冲击速度下,优化后的结构挠度最小,芯层比吸能最高;当冲击速度较低时,优化后的结构的抗冲击性能优势并不明显;在所研究的冲击速度范围内,冲击速度越高,优化后结构的抗冲击性能越好。对比对称载荷与非对称载荷(冲击点偏移量为100%)下2种优化结构在不同载荷工况下的动态响应,结果表明:载荷工况不同,得到的最终优化结果也略有所不同,但在相同载荷下结构的响应相差较小,每种工况下得到的优化结果在相应工况下所展现的力学性能略优,但均明显优于传统结构。因此,在对称冲击载荷下优化所得的结构具有一定的普遍性。
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关键词
拓扑优化
冲击载荷
夹芯拱
动态响应
能量吸收
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Keywords
topology optimization
impact load
sandwich arch
dynamic response
energy absorption
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分类号
O347.3
[理学—固体力学]
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