史冬岩， 颜凤眠， 韩家山， 石先杰

(哈尔滨工程大学机电工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

引 言

板壳结构有着优异的传力性能，能够形成刚度大、承载强的承重结构，由于其易于加工和轻量化的优点被广泛应用于航空航天、汽车制造和船舶工业等领域。但是板壳结构一般都具有刚度较小、挠度较大、稳定性较差、易产生振动噪声等缺陷，而通常选择在板壳结构上布置加强筋，以增加少量材料的代价显著提高结构的静动态稳定性，降低结构的振动及声辐射，减少机械噪声。传统的加强筋布置方式未经过系统的优化设计，一般是保守的规则分布。近年来随着以材料分布为目标的拓扑优化理论的不断完善，加强筋分布设计问题被转换为材料的分布问题，如将均匀化、渐进优化、变密度等拓扑优化方法应用到加强筋的分布优化设计中[1～4]。但是采用这些方法不仅易出现棋盘格式、网格依赖性、局部极值等问题，而且由于其为连续拓扑优化方法，所得结果是结构加强的区域，需要经过设计者的处理才能转换成最终的布局方案，应用受限。采用仿生物组织结构形态设计的离散拓扑优化方法为问题的解决提供了一个新的思路。丁晓红等基于植物根系形成机理提出自适应成长技术对加筋板的布局进行了优化[5]，并以提高基频为优化目标进行了抗振优化设计[6]，薛开等根据植物叶脉脉序形成的结构力学提出了仿生脉序生长算法对板壳结构进行了加强筋分布设计[7]。……