谭凯军 程赫明

(昆明理工大学建筑工程学院 昆明 650500)

0 引言

最优化就是追求最好的结果或最优的目标。优化设计主要指在一定范围内的设计方案中选择较佳的设计方案，而通过一定的策略搜索到最优设计方案的过程就是最优化设计法,这种策略使用到的数学理论就是最优化设计理论[1]。结构优化设计基于理论力学基础和数学优化理论,根据实际需要,优化设计的参数以变量形式出现,组合成可行的结构优化方案集合,再用数学思路在集合中找出满足既定的，不仅可行而且效能与安全性高的设计方案。实践表明，结构优化设计不但能缩减产品设计周期,而且还能提高产品质量和水平,与初始设计方案相比,优化后方案普遍能把造价降低5%～30%[2]。

上海工程技术大学的张召颖等[3]建立了T形结构模型，通过ANSYS下的Topology Optimization 模块对T形结构拓扑优化。山东建筑大学的汤爱君等[4]通过Ansys Workbench软件对低位缠绕机链轮支架进行静态特性分析以及拓扑优化。湖北工业大学的景修润等[5]使用Ansys Workbench对铆钳弯臂进行受力分析找出危险截面并验证，将模型参数化选取优化参数，再对参数尺寸优化设计，从而节约生产成本。目前优化设计主要分为3类，其中结构拓扑优化在当前优化应用体系中优化效果最好，是发展迅速并且难度最高的一种高效优化设计。连续体拓扑优化的方法有：连续体结构均匀拓扑优化法[6]、改进的均匀化法[7]、渐进结构优化法[8]、水平集法[9]等。离散型拓扑优化有：程耿东教授的松弛方法[10]、基于遗传算法的拓扑优化[11]等。……