×

离散几何元件拓扑优化的自适应网格细化。 (英语) Zbl 1442.74185号

小结:本文介绍了一种自适应网格细化(AMR)策略,用于使用几何投影方法对离散几何构件构成的结构进行拓扑优化。由几何形状(如棒材和板材)制成的实际结构,相对于其所占设计区域的体积而言,通常表现出较低的体积分数。为了保持准确的分析,并确保几何投影中定义明确的灵敏度,要求元素尺寸小于每个组件的最小尺寸。对于低体积分数结构,这导致有限元网格中包含大量元素。为了提高分析和优化的效率,我们提出了一种策略,通过在几何组件上使用更精细的网格和远离几何组件的更粗网格,自适应地细化网格并减少元素数量。细化指示器非常自然地来自几何投影,因此易于实现。我们通过对由杆和板组成的最小柔度和应力约束结构的设计进行拓扑优化,证明了所提出的AMR方法的有效性。

MSC公司:

第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65牛顿50 涉及偏微分方程的边值问题的网格生成、细化和自适应方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 西格蒙德,O。;Maute,K.,拓扑优化方法,结构。多磁盘。最佳。,48, 6, 1031-1055 (2013)
[2] B.Bell,J.Norato,D.Tortorelli,《结构基于连续体拓扑优化的几何投影方法》,载于:第十二届AIAA航空技术、集成与运营会议,ATIO,会议和第十四届AIAA/ISSMO多学科分析与优化会议,2012年,第5485页·Zbl 1423.74756号
[3] 诺拉托,J。;贝尔,B。;Tortorelli,D.,一种基于离散元素的连续拓扑优化的几何投影方法,计算。方法应用。机械。工程师,293306-327(2015)·Zbl 1423.74756号
[4] 张,S。;Norato,J.A。;增益,A.L。;Lyu,N.,用于板结构拓扑优化的几何投影方法,结构。多磁盘。最佳。,2016年1月18日
[5] 邓,J。;Chen,W.,使用基于拓扑优化的可连接变形组件进行结构柔性设计,科学。中国A,59,6,839-851(2016)
[6] 张,S。;Norato,J.A.,《带板肋的面板钢筋的优化设计》,J.Mech。设计。,第139、8条,第081403页(2017年)
[7] 张,S。;增益,A.L。;Norato,J.A.,基于应力的离散几何组件拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,325,1-21(2017)·Zbl 1439.74307号
[8] 张,S。;增益,A.L。;Norato,J.A.,带放置边界的曲板结构拓扑优化的几何投影方法,国际。J.数字。方法工程,114,2,128-146(2018)
[9] Kazemi,H。;瓦齐里,A。;Norato,J.A.,由不同材料的离散几何组件构成的结构拓扑优化,J.Mech。设计。,第140、11条,第111401页(2018年)
[10] Norato,J.A.,超形状拓扑优化,结构。多磁盘。最佳。,58, 2, 415-434 (2018)
[11] 瓦茨,S。;Tortorelli,D.A.,设计具有逆均匀化的三维开放晶格的几何投影方法,国际。J.数字。方法工程,112,11,1564-1588(2017)
[12] 郭,X。;张伟。;Zhong,W.,显式和几何地进行拓扑优化——一种新的基于移动可变形组件的框架,J.Appl。机械。,第81、8条,第081009页(2014年)
[13] 郭,X。;张伟。;张杰。;袁,J.,基于带曲线骨架的移动可变形构件(MMC)的显式结构拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,310711-748(2016)·Zbl 1439.74272号
[14] 张伟。;李,D。;张杰。;Guo,X.,基于移动可变形组件(MMC)方法的结构拓扑优化中的最小长度尺度控制,计算。方法应用。机械。工程,311327-355(2016)·Zbl 1439.74312号
[15] 郭,X。;周,J。;张伟。;杜,Z。;刘,C。;Liu,Y.,通过显式拓扑优化进行增材制造中的自支撑结构设计,计算。方法应用。机械。工程,323,27-63(2017)·Zbl 1439.74273号
[16] 张伟。;杨伟(Yang,W.)。;周,J。;李,D。;郭,X.,通过显式边界演化进行结构拓扑优化,J.Appl。机械。,84,1,第011011条pp.(2017)
[17] 黄,V.-N。;Jang,G.-W.,使用可移动变形杆进行多功能厚度控制的拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,317153-173(2017)·Zbl 1439.74274号
[18] 张伟。;宋,J。;周,J。;杜,Z。;Zhu,Y。;孙,Z。;Guo,X.,基于移动变形元件(MMC)方法的多材料拓扑优化,国际。J.数字。方法工程,113,11,1653-1675(2018)
[19] 张伟。;刘,Y。;杜,Z。;Zhu,Y。;Guo,X.,考虑屈曲约束的肋骨加强结构基于移动可变形构件的拓扑优化方法,J.Mech。设计。,140、11、第111404条pp.(2018)
[20] 张伟。;陈,J。;朱,X。;周,J。;薛,D。;雷,X。;Guo,X.,基于移动变形空洞(MMV)方法的显式三维拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程,322590-614(2017)·Zbl 1439.74311号
[21] 张伟。;李,D。;周,J。;杜,Z。;李,B。;Guo,X.,一种基于移动可变形孔隙(MMV)的显式方法,用于考虑应力约束的拓扑优化,计算。方法应用。机械。工程师,334381-413(2018)·兹比尔1440.74330
[22] 莫特,K。;Ramm,E.,自适应拓扑优化,结构。最佳。,10, 2, 100-112 (1995)
[23] 阿兰特斯·科斯塔,J.C。;Alves,M.K.,《结构h自适应布局优化》,国际。J.数字。方法工程,58,1,83-102(2003)·Zbl 1032.74622号
[24] Stainko,R.,拓扑优化中最小顺应性问题的自适应多级方法,Commun。数字。方法。工程,22,2,109-118(2006)·Zbl 1095.74023号
[25] 布鲁吉,M。;Verani,M.,一种具有面向目标的错误控制的完全自适应拓扑优化算法,计算。结构。,89, 15-16, 1481-1493 (2011)
[26] 沃林,M。;Ristinmaa,M。;Askfelt,H.,从相场方法导出的最佳拓扑,Struct。多磁盘。最佳。,45, 2, 171-183 (2012) ·Zbl 1274.74408号
[27] Wang,Y。;康,Z。;He,Q.,分离位移场和密度场独立误差控制的自适应拓扑优化,计算。结构。,135, 50-61 (2014)
[28] Nguyen-Xuan,H.,用于拓扑优化的基于多边形的自适应有限元方法,国际。J.数字。方法工程,110,10,972-1000(2017),arXiv:1010.1724
[29] 王,S。;de Sturler,E。;Paulino,G.H.,拓扑优化的动态自适应网格优化(2010),arXiv预打印arXiv:1009.4975
[30] 娜娜,A。;库利埃,J.C。;Francois,V.,《朝向自适应拓扑优化》,高级工程师软件。,100, 290-307 (2016)
[31] Jensen,K.E.,使用各向异性网格自适应、移动渐近线方法和全局p-范数求解应力和柔度约束体积最小化,Struct。多磁盘。最佳。,54、4、831-841(2016),arXiv:1410.8104
[32] Jensen,K.E.,三维各向异性网格自适应和拓扑优化,J.Mech。设计。,138,6,第061401条pp.(2016)
[33] Panesar,A。;Brackett,D。;阿什克罗夫特,I。;Wildman,R。;Hague,R.,拓扑优化的网格映射层次重网格策略,国际。J.数字。方法工程,111,7,676-700(2017)
[34] 德特罗亚,M.A.S。;Tortorelli,D.A.,应力约束拓扑优化中的自适应网格细化,结构。多磁盘。最佳。,58, 6, 2369-2386 (2018)
[35] 诺拉托,J。;哈伯,R。;托托雷利,D。;Bendsöe,M.P.,形状优化的几何投影方法,国际。J.数字。方法工程,60,14,2289-2312(2004)·Zbl 1075.74702号
[36] Svanberg,K.,移动渐近线方法——结构优化的新方法,国际。J.数字。方法工程,24,2,359-373(1987)·Zbl 0602.73091号
[37] K.Svanberg,《不带线搜索的MMA全球收敛版本》,载于:《第一届世界结构和多学科优化大会论文集》,第28卷,德国戈斯拉尔,1995年,第9-16页。
[38] Svanberg,K.,一类基于保守凸可分逼近的全局收敛优化方法,SIAM J.Optim。,12, 2, 555-573 (2002) ·Zbl 1035.90088号
[39] 伯德·R·H。;卢,P。;Nocedal,J。;Zhu,C.,边界约束优化的有限内存算法,SIAM J.Sci。计算。,16, 5, 1190-1208 (1995) ·Zbl 0836.65080号
[40] 班杰斯,W。;哈特曼,R。;Kanschat,G.,交易。II-通用面向对象有限元库ACM Trans。数学。软件,33,4,24/1-24/27(2007)·Zbl 1365.65248号
[41] 阿尔泽塔,G。;阿恩特,D。;班杰斯,W。;博德杜,V。;品牌,B。;达维多夫,D。;Gassmöller,R。;Heister,T。;赫尔泰,L。;科尔曼,K.,交易。ii库,版本9.0,J.Numer。数学。,26, 4, 173-183 (2018) ·Zbl 1410.65363号
[42] O.阿米尔。;Aage,N。;Lazarov,B.S.,《关于高效拓扑优化的多重网格CG》,结构。多磁盘。最佳。,49, 5, 815-829 (2014)
[43] 詹森,B。;Kanschat,G.,对符合(H^1)和(H^{text{curl}})的高阶有限元方法进行局部平滑的自适应多级方法,SIAM J.Sci。计算。,33, 4, 2095-2114 (2011) ·Zbl 1230.65133号
[44] 张,S。;Norato,J.A.,《通过隧洞工程在拓扑优化中找到更好的局部最优解》,(ASME 2018国际设计工程技术会议和工程会议中的计算机和信息(2018),美国机械工程师学会数字收藏)
[45] Mavrilis,D.J.,《非结构化网格技术的多重网格技术》。代表(1995年),弗吉尼亚州汉普顿科学与工程计算机应用研究所
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。