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形状优化中的拓扑韧带:与薄管不均匀性的连接。 (英语) Zbl 1482.35069号

摘要:在本文中,我们提出了一种形式化的方法来评估形状泛函的渐近行为,当在所考虑的域的边界的两个远处区域之间添加一个小管韧带时。在电导方程和线性弹性系统的背景下,我们将这个问题与一个可能更经典的薄管状非均匀性问题联系起来:我们分析了在固定“背景”介质中提出的物理偏微分方程版本的解,其材料系数在厚度为零的管内发生变化。从理论角度来看,我们的主要贡献是提出了一个启发式能量论证,以最小的工作量计算这些解的极限行为。当已知公式可用时,我们会检索它们,并设法处理据我们所知文献中未报告的情况(包括三维线性弹性系统的设置)。从数值的角度来看,我们提出了从这些展开式导出的形式“拓扑韧带”方法的三种不同应用。首先,它是一种解释域变化的原始方法,因此它为形状泛函提供了一种新型的灵敏度,可与优化设计框架中更经典的形状和拓扑导数同时使用。此外,它还提出了新的、有趣的算法,用于通过三维打印技术在制造过程中保持形状的脚手架结构的设计,以及桁架式结构的设计。在二维和三维空间中给出了几个数值例子来评价这些方法的效率。

MSC公司:

35C20美元 偏微分方程解的渐近展开
35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
2010年第49季度 优化最小曲面以外的形状
65K10码 数值优化和变分技术
74B05型 经典线性弹性

软件:

自由Fem++
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全文: 内政部

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