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摘要
传统变密度拓扑优化求解方法存在单向惩罚特性缺陷，为了有效弥补传统变密度法的缺陷，对惩罚函数法进行了研究，提出了一种基于辛格插值模式的连续体结构拓扑优化新方法。首先，基于现有惩罚函数特性，提出了一种更加合理的中间单元处理策略；然后，采用辛格函数，构造了一种新的、更加合理的、且具有双向促进特性的材料特性插值模式，并建立了基于辛格插值模式的连续体结构拓扑优化模型；最后，利用移动渐进算法，并结合算例，验证了连续体结构拓扑优化新方法对于二维及三维设计域拓扑优化的有效性。研究结果表明：该连续体结构拓扑优化新方法在不采用过滤技术的情况下，既可消除数值不稳定现象，又可得到具有清晰边界的拓扑结构；与第二类辛格插值法和SIMP插值法相比，只对敏度进行辛格插值的第一类辛格插值法更加敏捷，可得到更小的目标函数值；对于三维设计域拓扑优化，采用连续体结构拓扑优化新方法所得结构拓扑可靠、清晰，且不失真。
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单位贵州大学; 贵州装备制造职业学院
