弹塑性连续体结构拓扑和抗疲劳优化设计技术研究

以工程和机械结构为背景, 研究含应力和低周安全疲劳寿命等多约束的弹塑性连续体结构拓扑优化问题。首先, 研究大量单元应力约束的等效聚集化方法和基于应力灵敏度的结构拓扑优化模型化技术, 探索基于应力灵敏度的弹性连续体结构拓扑优化的有效求解方法。其次,建立低周疲劳寿命计算模型和弹塑性连续体结构拓扑和抗疲劳优化设计模型。然后, 将灵敏度的伴随方程求解方法与相关的塑性流和材料应变硬化/软化规则以及Newton-Raphson增量方法相结合, 发展弹塑性连续体结构特性参数和疲劳寿命及其灵敏度的分析方法。最后, 研究有效的优化策略和高效算法, 综合解决涉及安全疲劳寿命的弹塑性连续体结构拓扑优化设计问题, 并给出结构拓扑优化实现算法和自动化流程。本项目旨在弹塑性连续体结构拓扑和抗疲劳优化设计理论及实现算法等方面取得进展。项目成果可进行新结构创新设计和促进工程结构建造和机械结构制造等技术的发展。