Optimización topológica simultánea de estructuras de placas curvas con refuerzos de doble cara
Autores: Xu, Kai; Zhang, Fengtong; Luo, Yunfeng; Li, Quhao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización topológica simultánea de estructuras de placas curvas con refuerzos de doble cara
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Rigidez específica
Placas reforzadas
Optimización topológica
Paneles curvos
Rigidez estructural
Variables de diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Debido a su alta rigidez específica, especialmente en flexión, junto con sus sólidas capacidades de diseño, las placas reforzadas se han convertido en una solución estructural prevalente en la industria aeroespacial y diversos campos. En busca de optimizar tales estructuras, se propuso en nuestro trabajo previo un método de optimización de topología llamado parametrización de topología de crecimiento direccional basada en función de Heaviside (H-DGTP). Sin embargo, este enfoque está limitado a diseñar estructuras reforzadas planas de un solo lado. Por lo tanto, este artículo amplía el alcance de este método para abarcar paneles reforzados doble cara y curvos, presentando una técnica de optimización de topología adaptada para tales configuraciones. Específicamente, considerando la posición, forma de los paneles curvos y la disposición y altura de los refuerzos como variables de diseño, priorizando la rigidez estructural como objetivo, se establece un modelo de optimización de topología para estructuras de placas reforzadas doble cara curvas, y se derivan analíticamente las sensibilidades correspondientes del objetivo con respecto a las variables de diseño. Ejemplos numéricos ilustran que optimizar simultáneamente la posición y forma de la placa, así como el diseño y altura de los refuerzos en ambos lados de la placa curva, resulta en una mayor rigidez en comparación con optimizar solo parte de estas variables, validando la necesidad y efectividad del método propuesto.
Descripción
Debido a su alta rigidez específica, especialmente en flexión, junto con sus sólidas capacidades de diseño, las placas reforzadas se han convertido en una solución estructural prevalente en la industria aeroespacial y diversos campos. En busca de optimizar tales estructuras, se propuso en nuestro trabajo previo un método de optimización de topología llamado parametrización de topología de crecimiento direccional basada en función de Heaviside (H-DGTP). Sin embargo, este enfoque está limitado a diseñar estructuras reforzadas planas de un solo lado. Por lo tanto, este artículo amplía el alcance de este método para abarcar paneles reforzados doble cara y curvos, presentando una técnica de optimización de topología adaptada para tales configuraciones. Específicamente, considerando la posición, forma de los paneles curvos y la disposición y altura de los refuerzos como variables de diseño, priorizando la rigidez estructural como objetivo, se establece un modelo de optimización de topología para estructuras de placas reforzadas doble cara curvas, y se derivan analíticamente las sensibilidades correspondientes del objetivo con respecto a las variables de diseño. Ejemplos numéricos ilustran que optimizar simultáneamente la posición y forma de la placa, así como el diseño y altura de los refuerzos en ambos lados de la placa curva, resulta en una mayor rigidez en comparación con optimizar solo parte de estas variables, validando la necesidad y efectividad del método propuesto.