×
李，杭;李浩;高，梁;李嘉靖;李培根;杨，袁

基于虚拟相位法的任意形状多相结构结构化网格拓扑优化。 （英语） Zbl 1507.74316号

计算。方法应用。机械。工程师。 387，文章ID 114138，第22页（2021）.
摘要：在拓扑优化领域，结构化网格的前沿研究与现实问题中的复杂几何之间的矛盾由来已久。结构化网格在方便应用载荷和边界条件以及易于实现GPU并行计算方面具有吸引力。因此，与现有通过非结构化单元解决问题的研究不同，本文提出了一种基于结构化网格的易于实现的虚拟相位方法，以系统地解决复杂几何形状和任意非设计域的问题。结构几何形状由扩展的常规设计域和初始放置在扩展域边界的空心区域表示。基于多相密度拓扑优化方法中复合材料插值的扩展思想，将扩展的结构设计域和预定义的非设计域视为结构中的优化阶段，并由离散变量场定义。随后，像传统的多材料拓扑优化过程一样实现结构优化。给出了考虑最小柔度的数值例子，以证明所提方法的有效性，包括多阶段宏观结构设计、该方法适应被动区域的容易程度以及如何使用长度尺度约束来设计给定壳体中的分级多孔填充形态。最后，讨论了优化设计的可制造性，以进一步验证所提方法的适用性。我们的方法为那些基于结构化网格的前沿研究提供了一个容易访问的途径，可以直接应用于任何复杂领域的设计问题。

引用于1文件

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

关键词：

拓扑优化;复杂几何形状;非设计领域;结构化网格;虚相位法

软件：

PolyMesher公司;蟒蛇;GPU顶部;PolyMat公司;COMSOL公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{H.Li}等人，计算。方法应用。机械。工程387，文章ID 114138，22 p.（2021；Zbl 1507.74316）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 本德索，M.P。；Sigmund，O.，《拓扑优化：理论、方法和应用》（2013），Springer Science&Business Media·Zbl 1059.74001号
[2] 李，H。；李，H。；肖，M。；Zhang，Y。；Fu，J。；Gao，L.，考虑材料性能混合不确定性的热弹性超材料稳健拓扑优化，Compos。结构。，248，第112477条pp.（2020）
[3] Ye，M。；高，L。；Li，H.，由负泊松比特性引起的逐渐变硬的机械超材料的设计框架，Mater。设计。，第108751条pp.（2020）
[4] 徐，S。；刘杰。；黄，J。；邹，B。；Ma，Y.，用于添加剂制造的带外壳和界面层的多尺度拓扑优化，Addit。制造，37，第101698条pp.（2021）
[5] 李，H。；高，L。；李，H。；李，X。；Tong，H.，具有连续纤维路径的纤维增强结构的全尺度拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，377，第113668条pp.（2021）·Zbl 1506.74286号
[6] 罗，Y。；胡，J。；Liu，S.，具有多个不同微观结构的结构的自连接多域拓扑优化，结构。多学科。最佳。，1-16 (2021)
[7] 吴杰。；西格蒙德，O。；Groen，J.P.，《多尺度结构的拓扑优化：综述》，结构。多学科。最佳。，1-26 (2021)
[8] 郑毅。；王，Y。；卢，X。；廖，Z。；Qu，J.，具有辅助特性的机械超材料的进化拓扑优化，国际力学杂志。科学。，179，第105638条，第（2020）页
[9] 西格蒙德，O。；Maute，K.，拓扑优化方法，结构。多学科。最佳。，48, 1031-1055 (2013)
[10] 黄，X。；Xie，M.，《连续体结构的进化拓扑优化：方法和应用》（2010），John Wiley&Sons·Zbl 1279.90001号
[11] Wang，M.Y。；王，X。；郭，D.，结构拓扑优化的水平集方法，计算。方法应用。机械。工程，192，227-246（2003）·Zbl 1083.74573号
[12] 郭，X。；张，W。；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。，81 (2014)
[13] 黄，X。；Xie，Y.M.，具有一种或多种材料的连续体结构的双向进化拓扑优化，计算。机械。，43, 393 (2009) ·Zbl 1162.74425号
[14] 刘杰。；Ma，Y.，一种新的具有长度尺度控制能力的多材料水平集拓扑优化方法，Compute。方法应用。机械。工程师，329444-463（2018）·Zbl 1439.74289号
[15] 李，H。；高，L。；李，H。；Tong，H.，使用基于密度的拓扑优化的空间变化多相填充设计，计算。方法应用。机械。工程师，372，第113354条，第（2020）页·Zbl 1506.74287号
[16] Talischi，C。；Paulino，G.H。；佩雷拉，A。；Menezes，I.F.，PolyMesher:用Matlab Struct编写的多边形元素通用网格生成器。多学科。最佳。，45, 309-328 (2012) ·Zbl 1274.74401号
[17] 增益，A.L。；Paulino，G.H。；杜阿尔特，L.S。；Menezes，I.F.，使用多边形的拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，293，411-430（2015）·Zbl 1423.74745号
[18] 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，110，972-1000（2017）
[19] 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。，100290-307（2016）
[20] Chau，K.N。；Chau，K.N。；Ngo，T。；哈克尔，K。；Nguyen-Xuan，H.，用于多材料拓扑优化的基于多边形的自适应有限元方法，计算。方法应用。机械。工程，332712-739（2018）·Zbl 1440.74382号
[21] 桑德斯，E.D。；佩雷拉，A。；Aguiló，医学硕士。；Paulino，G.H.，PolyMat:一种用于多材料拓扑优化的高效Matlab代码，Struct。多学科。最佳。，58, 2727-2759 (2018)
[22] 施密特，S。；Schulz，V.，为图形卡编写的2589线拓扑优化代码，Compute。视觉。科学。，14, 249-256 (2011) ·Zbl 1380.74100号
[23] 刘，H。；胡，Y。；朱，B。；Matusik，W。；Sifakis，E.，《人口稀少电网上的窄带拓扑优化》，ACM Trans。图表。，37, 1-14 (2018)
[24] Zegard，T。；Paulino，G.H.，Toward GPU加速非结构化网格拓扑优化，Struct。多学科。最佳。，48, 473-485 (2013)
[25] 钱，Z。；Ananthasuresh，G.，结构拓扑设计中刚性对象的最佳嵌入，机械。基于Des。结构。机器。，32, 165-193 (2004)
[26] 朱，J。；张，W。；Beckers，P.，《多组件系统的集成布局设计》，国际。J.数字。方法工程师，78631-651（2009）·Zbl 1183.74215号
[27] 康，Z。；Wang，Y.，基于材料密度和水平集组合描述的嵌入式活动孔集成拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，255，1-13（2013）·Zbl 1297.74092号
[28] 克劳森，A。；Aage，N。；Sigmund，O.，具有灵活空隙区域的拓扑优化，结构。多学科。最佳。，1992年至1943年（2014年）
[29] 吴杰。；Aage，N。；韦斯特曼，R。；Sigmund，O.，《添加剂制造的填充优化——接近骨状多孔结构》，IEEE Trans。视觉。计算。图形，241127-1140（2017）
[30] 邱，W。；Jin，P。；Jin，S。；王，C。；夏，L。；朱，J。；Shi，T.，贝壳填充结构的进化设计方法，Addit。制造，第101382条，第（2020）页
[31] 克劳森，A。；安德烈森，E。；Sigmund，O.，《多孔填充三维壳体结构的拓扑优化》，机械学报。Sinica，33，778-791（2017）·Zbl 1381.74177号
[32] 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，24，359-373（1987）·Zbl 0602.73091号
[33] Wang，F。；拉扎罗夫，B.S。；Sigmund，O.，关于拓扑优化中的投影方法、收敛性和稳健公式，结构。多学科。最佳。，43, 767-784 (2011) ·Zbl 1274.74409号
[34] 罗，Y。；李，Q。；Liu，S.，使用基于腐蚀的界面识别方法对壳体填充结构进行拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，35594-112（2019）·Zbl 1441.74166号
[35] 张，X。；崔伟。；Liou，F.，《基于体素的几何重建，通过添加制造修复和再制造金属部件》，国际期刊Precis。工程制造-绿色技术。，1-24 (2021)
[36] Pryor，R.W.，《使用COMSOL®的多物理建模：第一原理方法》（2009），Jones&Bartlett Publishers
[37] 左，Z.H。；Xie，Y.M.，用于复杂3D拓扑优化的简单紧凑的Python代码，高级工程师软件。，85, 1-11 (2015)
[38] 雅培，I.H。；Von Doenhoff，A.E.，《机翼截面理论：包括翼型数据摘要》（2012），Courier Corporation
[39] Parvizian，J。；杜斯特，A。；Rank，E.，有限单元法，计算。机械。，41, 121-133 (2007) ·Zbl 1162.74506号
[40] 杜斯特，A。；Parvizian，J。；杨，Z。；Rank，E.，固体力学三维问题的有限单元法，计算。方法应用。机械。工程，197，3768-3782（2008）·Zbl 1194.74517号
[41] Groen，J.P。；兰格拉尔，M。；西格蒙德，O。；Ruess，M.，使用有限单元法的高阶多分辨率拓扑优化，国际。J.数字。方法工程师，110903-920（2017）
[42] 吴，Z。；夏，L。；王，S。；石涛，带子结构的层次网格结构拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，345602-617（2019）·兹比尔1440.74321
[43] 克劳森，A。；Aage，N。；Sigmund，O.，涂层结构的拓扑优化和材料界面问题，计算机。方法应用。机械。工程，290，524-541（2015）·Zbl 1423.74742号
[44] 王，Y。；罗，Z。；康，Z。；Zhang，N.，一种基于多材料水平集的拓扑和形状优化方法，计算。方法应用。机械。工程，2831570-1586（2015）·Zbl 1423.74769号
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。