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Fatigue damage constrained topology optimization for thermo-mechanical loading

Gu, Jinyu, Wang, Yingjun et Xu, Hang. 2025. « Fatigue damage constrained topology optimization for thermo-mechanical loading ». In Proceedings of the CSME-CFDSC-CSR 2025 International Congress (Montreal, QC, Canada, May 25-28, 2025) Coll. « Progress in Canadian Mechanical Engineering », vol. 8.

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Résumé

Structures in extreme thermal environments are vulnerable to fatigue damage under thermo-mechanical loads. To effectively address this issue via structural optimization design, this study proposes a thermo-mechanical fatigue damage-constrained topology optimization (TMFDCTO) method. This method aims to design lightweight structures while comprehensively accounting for the impact of thermo-mechanical-load-introduced fatigue damage. We first established a nonlinear fatigue damage analysis framework. This framework quantifies the effect of temperature variations on the S-N curve via the temperature-dependent Basquin equation. Morrow criterion then evaluates nonlinear fatigue damage caused by non-proportional thermo-mechanical loads. We formulated the analytical model of TMFDCTO by introducing a modified P-norm function to effectively process numerous constraints inherently existing in fatigue damage optimization. Finally, two numerical examples validated the feasibility and effectiveness of the proposed method.

Type de document: Compte rendu de conférence
Éditeurs:
Éditeurs
ORCID
Hof, Lucas A.
NON SPÉCIFIÉ
Di Labbio, Giuseppe
NON SPÉCIFIÉ
Tahan, Antoine
NON SPÉCIFIÉ
Sanjosé, Marlène
NON SPÉCIFIÉ
Lalonde, Sébastien
NON SPÉCIFIÉ
Demarquette, Nicole R.
NON SPÉCIFIÉ
Date de dépôt: 18 déc. 2025 15:11
Dernière modification: 18 déc. 2025 15:11
URI: https://espace2.etsmtl.ca/id/eprint/32408

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