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增材制造中考虑局部材料不确定性的结构拓扑优化。 (英语) Zbl 1442.74172号

摘要:增材制造为结构设计提供了更多的自由度,但也表现出材料特性的显著局部不确定性,这带来了潜在的挑战。结构的性能不仅应取决于材料特性的不确定性变化,还应取决于极端材料特性的空间出现频率。本文提出了一种基于非概率可靠性的拓扑优化算法,该算法考虑了增材制造中的局部材料不确定性。在每个UR中,材料的这些不确定但有界的变化通过多维椭球模型关联。然后,考虑结构的整体材料不确定性,建立了所有UR的多椭球体模型。随后,提出了一种基于非概率可靠性的拓扑优化方法(NRBTO),通过考虑加性制造过程中的材料不确定性,使结构体积在位移约束下最小化。与确定性拓扑优化(DTO)的解决方案相比,NRBTO由于材料的不确定性,提供了体积分数更大的保守设计。当分配较小的UR以指示极端材料特性的高发生频率时,NRBTO设计变得更加保守。极端情况相当于使用下限材料进行确定性拓扑优化。

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第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法

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