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夏，齐;史铁林

通过基于水平集的多类型边界法优化表面带有薄层功能器件的结构。 （英语） Zbl 1439.74305号

计算。方法应用。机械。工程师。 311, 56-70 (2016).
摘要：功能结构，即在其表面配备薄层功能器件的原生基底结构，在许多工程应用中都很重要。这种功能结构的性能受到基础结构和表面功能设备配置的严重影响，配置优化是对不同类型边界的同时拓扑优化。在本研究中，以称重传感器为功能结构的示例，以应变仪为功能装置的示例。通过求解一个多目标拓扑优化问题来完成称重传感器的设计任务，该问题的目标是在基础结构的刚度和柔性之间进行折衷。设计变量包括两种类型的边界：安装应变仪的功能边界和与环境不存在任何连接的自由边界。采用基于水平集的多类型边界法求解优化问题。两级集函数用于表示函数结构和两种类型的边界。两个边界的演化由两个独立的Hamilton-Jacobi方程模拟。在每次优化迭代中进行重新网格划分。有限元分析采用四边形填充体网格，不采用人工弱材料。研究了二维数值算例。

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MSC公司：

第74页第15页 固体力学优化问题的拓扑方法

关键词：

配置优化;拓扑优化;功能表面;水平集方法;拓扑描述模型
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\textit｛Q.Xia｝和\textit｛T.Shi｝，计算机。方法应用。机械。工程311，56-70（2016；Zbl 1439.74305）
全文： 内政部

参考文献：

[1] tefaánsecu，D.M.，《力传感器手册：原理和组件》（2011），施普林格：施普林格柏林，海德堡
[2] Kan，T。；高桥，H。；Nguyen，B。；Aoyama，Y.，使用侧壁掺杂方法设计压阻式三轴力传感器探头，J.Micromech。美工。，23，第035027条pp.（2013）
[3] Preumont，A.，《主动结构的振动控制：导论》（2011年），施普林格：施普林格柏林，海德堡·Zbl 1273.74002号
[4] 西尔瓦，E.C.N。；Fonseca，J.S.O。；Kikuchi，N.，压电微结构的优化设计，计算机。机械。，19, 5, 397-410 (1997) ·Zbl 0889.73053号
[5] 西尔瓦，E.C.N。；Kikuchi，N.，使用拓扑优化设计压电换能器，Smart Mater。结构。，8, 350-364 (1999)
[6] 罗，Z。；Tong，L.Y。；罗，J。；Wei，P。；Wang，M.Y.，使用分段常数的多相水平集方法设计压电致动器，J.Compute。物理。，228, 2643-2659 (2009) ·Zbl 1160.78322号
[7] Chen，S.K。；Gonella，S。；Chen，W。；Liu，W.K.，智能能量采集器优化设计的水平集方法，计算。方法应用。机械。工程，1992532-2543（2010）·Zbl 1231.74358号
[8] 康，Z。；王，R。；Tong，L.Y.，平面内压电驱动的双材料结构布局和电压分布组合优化，计算。方法应用。机械。工程师，200，1467-1478（2010）·Zbl 1228.74064号
[9] 王勇强。；罗，Z。；张晓平。；Kang，Z.，带嵌入式可移动致动器的柔性智能结构拓扑设计，smart Mater。结构。，23，第045024条pp.（2014）
[10] 本德瑟，M.P。；Kikuchi，N.，使用均匀化方法在结构设计中生成最佳拓扑，计算。方法应用。机械。工程，71，197-224（1988）·Zbl 0671.73065号
[11] Bendsöe，M.P.，作为材料分配问题的最佳形状设计，结构。最佳。，1, 193-202 (1989)
[12] Rozvany，G.I.N。；周，M。；Birker，T.，无均匀化的广义形状优化，结构。最佳。，4, 250-254 (1992)
[13] 谢永明。；Steven，G.P.，《结构优化的简单进化程序》，计算。结构。，49885-896（1993年）
[14] Rozvany，G.I.N.，结构力学中计算机辅助拓扑优化的目的、范围、方法、历史和统一术语，结构。多磁盘。最佳。，21, 90-108 (2001)
[15] 夏，Q。；Wang，M.Y。；Shi，T.，通过水平集方法进行压力负载拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程师，283177-195（2015）·Zbl 1423.74774号
[16] Sethian，J.A。；Wiegmann，A.，《通过水平集和浸入式界面方法进行结构边界设计》，J.Compute。物理。，163, 489-528 (2000) ·Zbl 0994.74082号
[17] Osher，S。；Santosa，F.，《涉及几何和约束的优化问题的水平集方法：二维密度非均匀鼓的频率》，J.Compute。物理。，171, 272-288 (2001) ·Zbl 1056.74061号
[18] Allaire，G。；Jouve，F。；Toader，A.M.，形状优化的水平集方法，C.R.Acad。科学。，巴黎，I，334，1-6（2002）
[19] Allaire，G。；Jouve，F。；Toader，A.M.，《使用灵敏度分析和水平集方法进行结构优化》，J.Compute。物理。，194, 363-393 (2004) ·Zbl 1136.74368号
[20] Wang，M.Y。；王晓明。；Guo，D.M.，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
[21] 夏，Q。；Wang，M.Y。；Shi，T.L.，连续体结构形状和拓扑优化的水平集方法，计算。方法应用。机械。工程，272340-353（2014）·Zbl 1296.74084号
[22] Q.Xia，T.Shi，通过水平集方法对柔顺机构及其支持进行拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程。http://dx.doi.org/10.1016/j.cma.2016.03.017; Q.Xia，T.Shi，通过水平集方法对柔顺机构及其支持进行拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程。http://dx.doi.org/10.1016/j.cma.2016.03.017 ·Zbl 1425.74381号
[23] Wang，M.Y。；Wang，X.M.，“颜色”水平集：多材料结构拓扑优化的多阶段方法，计算。方法应用。机械。工程，193，6-8，469-496（2004）·Zbl 1060.74585号
[24] Wang，M.Y。；Wang，X.M.，一种基于水平集的异构对象设计和优化变分方法，计算。辅助设计。，37, 321-337 (2005)
[25] 彭，D.P。；梅里曼，B。；Osher，S。；香港赵。；Kang，M.，一种基于PDE的快速局部水平集方法，J.Compute。物理。，155, 410-438 (1999) ·Zbl 0964.76069号
[26] 夏，Q。；Wang，M.Y。；石天良，基于水平集的结构优化移动限制策略，工程优化。，45, 1061-1072 (2013)
[27] 郭，X。；Zhang，W.S。；Zhong，W.L.，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，第081009条pp.（2014）
[28] Zhang，W.S。；张杰。；Guo，X.，基于拉格朗日描述的拓扑优化——形状优化的复兴，美国机械工程师协会。J.应用。机械。，83, 041010-041010-16 (2016)
[29] Zhang，W.S。；袁杰。；张杰。；Guo，X.，一种基于移动可变形元件的拓扑优化新方法(多媒体卡)和替代材料模型Struct。多磁盘。最佳。，53, 1243-1260 (2016)
[30] 弗雷克，M.I。；Ananthasuresh，G.K。；西瓦基，S。；北菊池。；Kota，S.，使用多标准优化的柔顺机构拓扑综合，ASME。J.机械。设计。，19238-245（1997年）
[31] 北菊池。；西瓦基，S。；Fonseca，J.S.O。；Silva，E.C.N.，柔顺机构和材料微观结构的设计优化方法，计算。方法应用。机械。工程，151，401-417（1998）·Zbl 0906.73045号
[32] Saxena，A。；Ananthasuresh，G.K.，非线性力选择和曲线路径规范柔顺机构的拓扑综合，ASME。J.机械。设计。，123, 33-42 (2001)
[33] S.R.迪帕克。；Dinesh，M。；Sahu，D。；Ananthasuresh，G.K.，柔顺机构拓扑优化公式和基准问题的比较研究，ASME。J.机械。设计。，1，第011003条pp.（2009）
[34] Wang，M.Y。；Wang，X.M.，PDE-驱动的水平集，结构拓扑优化的形状敏感性和曲率流，CMES Compute。模型。工程科学。，6, 373-395 (2004) ·Zbl 1075.74065号
[35] 哈伯，R.B。；慢跑，C.S。；Bendsöe，M.P.，《使用周长约束进行可变拓扑形状设计的新方法》，Struct。最佳。，11, 1-12 (1996)
[36] 西格蒙德，O。；Petersson，J.，《拓扑优化中的数值不稳定性：处理棋盘格、网格独立性和局部极小值的程序综述》，结构。最佳。，16, 68-75 (1998)
[37] Petersson，J.，《周界控制拓扑优化中的一些收敛结果》，计算。方法应用。机械。工程，171123-140（1999）·Zbl 0947.74050号
[38] 夏，Q。；Shi，T.L.，边界到骨架距离的约束：对于基于水平集的结构拓扑优化中的长度比例控制，计算。方法应用。机械。工程，295525-542（2015）·Zbl 1423.74773号
[39] 李小强。；Liu，Y.M。；谢军。；刘振英，悬臂式力传感器的拓扑优化设计方法，马赫。设计。制造，246-51（2014）
[40] 夏，Q。；Shi，T.L。；Liu，S.Y。；Wang，M.Y.，用于调整局部区域应力以提高压阻传感器性能的形状和拓扑优化，Comput。结构。，114-115, 98-105 (2013)
[41] 夏，Q。；Shi，T.L。；刘，S。；Wang，M.Y.，压阻式传感器灵敏度最大化和交叉灵敏度最小化的局部区域应力优化，结构。多磁盘。最佳。，48, 927-938 (2013)
[42] Choi，K.K。；Kim，N.H.，《结构敏感性分析与优化》（2005），施普林格出版社
[43] 豪格·E·J。；Choi，K.K。；Komkov，V.，《结构系统的设计敏感性分析》（1986年），学术出版社·Zbl 0618.73106号
[44] 索科洛夫斯基，J。；Zolesio，J.P.，《形状优化导论：形状敏感性分析》（Springer Series in Computation Mathematics，vol.10（1992），Springer:Springer New York）·Zbl 0761.73003号
[45] 夏，Q。；Wang，M.Y.，使用水平集方法的热弹性结构拓扑优化，计算。机械。，42, 6, 837-857 (2008) ·Zbl 1163.74540号
[46] Nocedal，J。；Wright，S.J.，《数值优化》（1999），施普林格出版社·Zbl 0930.65067号
[47] 郭，X。；张，W.S。；Wang，M.Y。；Wei，P.，通过水平集方法进行应力相关拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，200，3439-3452（2011）·Zbl 1230.74152号
[48] 周，S.W。；李伟（Li，W.）。；李清，基于水平集的电磁偶极子天线拓扑优化设计，J.Compute。物理。，229, 6915-6930 (2010) ·Zbl 1197.78041号
[49] 郭，X。；张伟。；Zhong，W.L.，涉及多相材料的连续体结构的应力相关拓扑优化，计算。方法应用。机械。工程，268632-655（2014）·Zbl 1295.74081号
[50] Ha，S.H。；Cho，S.，使用非结构化网格对几何非线性结构进行基于水平集的拓扑形状优化，计算。结构。，86, 1447-1455 (2008)
[51] 夏，Q。；Shi，T.L。；Liu，S.Y。；Wang，M.Y.，基于应力的结构形状和拓扑优化的水平集解决方案，计算。结构。，90-91, 55-64 (2012)
[52] 齐恩基维茨，O.C。；Taylor，R.L.，《有限元方法：基础和基本原理》（2005），Elsevier·Zbl 1084.74001号
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