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拓扑稳健的CAD模型生成,用于结构优化。 (英语) Zbl 1506.74311号

概要:计算机辅助设计(CAD)模型在产品的设计、制造和维护中起着至关重要的作用。因此,必须首先将结构优化中常见的基于网格的有限元描述转换为CAD模型。目前,这最多只能半手动执行。我们提出了一种完全自动化和拓扑精确的方法,从拓扑优化的有限元模型合成结构合理的参数化CAD模型。我们的解决方案是首先将拓扑优化结构转换为空间框架结构,然后使用标准构造实体几何(CSG)操作在CAD系统中重新生成它。获得的参数化CAD模型是紧凑的,即具有尽可能少的几何参数,这使得它们非常适合在CAD系统中进行编辑和进一步处理。将拓扑优化的结构转换为最佳空间框架结构的关键任务通过几个步骤来完成。我们首先从拓扑优化的体素模型生成一个单体素宽的体素链模型,使用数字拓扑的拓扑保持骨架算法。由体素链模型定义的加权无向图经过标准图形算法处理后,生成一个空间框架结构。随后,我们优化了框架构件的横截面和布局,以恢复其在转换过程中可能受到影响的最佳性。最后,我们在CAD系统中通过布尔运算反复组合柱面和球体等基本实体,生成所获得的框架结构。生成的实体模型是由修剪的非均匀有理B样条(NURBS)曲线和曲面组成的边界表示(B-Rep)。

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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
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