竖向荷载作用下树状结构Y形铸钢节点的拓扑优化研究
Spatial Structures（2020）
Abstract
针对树状结构Y形铸钢节点质量过大和应力分布不均衡等问题,采用拓扑优化方法对竖向荷载作用下Y形铸钢节点的最优形态进行了研究.首先阐述了拓扑优化的基本原理和计算流程,然后应用HyperWorks有限元软件中的OptiStruct求解器对Y形铸钢节点原始模型进行了拓扑优化,得到了优化后的单元密度云图与单元等值面图,进而分析比选阈值0.9的单元密度等值面节点模型作为拓扑最优模型.最后将该拓扑最优节点与工程中常用的焊接空心球节点模型、基于经验设计的两分叉树状节点模型和基于拓扑优化结果新设计的节点模型共四种铸钢节点模型方案的受力性能进行了对比分析.研究结果表明,拓扑优化节点应力分布最均衡,受力性能最优良,可为铸钢节点的选型设计提供参考,利用拓扑优化方法寻找铸钢节点的最佳形态是有效可行的.
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