本文提出了一种新的拓扑优化方法和一个全面的工作流程。它首先讨论了桁架拓扑优化的实际设计要求,然后介绍了一种创建适合复杂几何形状的任意形状地面结构的技术。为了解决目前桁架优化方法的局限性,我们提出了一种双材料桁架双向进化结构优化(DMT-BESO)方法。这种方法利用了两种在拉伸和压缩许用应力和弹性模量方面有显著差异的材料。DMT-BESO方法将最小能量原理与全应力设计准则相结合,以条形横截面积作为设计变量,同时实现拓扑和尺寸优化。通过考虑应力约束,这种方法确保了符合行业标准,提高了安全性和材料利用率。此外,还提出了一种结构复杂性控制策略,以产生接近最优的桁架设计,并在保持效率的同时简化优化设计,使其更适合实际应用。通过数值计算和复合材料拱桥的设计,验证了DMT-BESO方法及其复杂度控制策略的有效性。
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