基于拓扑均匀化方法的协同优化设计

 时间:2025-01-04 13:23:33

1、1)均匀化基本思想:同时优化宏微观两个设计域,其中微观域优化材料性质(单胞结果),图左,宏观域优化结构构型,图右:

基于拓扑均匀化方法的协同优化设计

2、2)通过有限元网格划分以及优化技术,通过拓扑优化的均匀化方法,可以实现两个尺度上的协同优化设计,优化微尺度单胞,等效成实心性质,然后优化宏观尺寸结构:

基于拓扑均匀化方法的协同优化设计
基于拓扑均匀化方法的协同优化设计

3、3)整体上用的是均匀化方法,两个区域进行拓扑优化时都有基于惩罚的算法,其中,微观域上的惩罚方法是SIMP(Solid isotropic Material with Penalty),在宏观域上的惩罚方法是PAMP (Porous Anisotropic Material with Penalty) :

基于拓扑均匀化方法的协同优化设计

4、4)算例1,演示,最优化梁,使梁的一阶固有频率最大化,利用均匀化方法进行优化前的初始结构构型如下:

基于拓扑均匀化方法的协同优化设计

5、5)利用均匀化方法,设定目标函数为第一阶固有频率最小,经过拓扑优化均匀化方法程序,得到最新的宏观结构以及每个单胞的微观结构如下:

基于拓扑均匀化方法的协同优化设计

6、6)基于均匀化方法的其他算例展示如下,可以看待不同的单胞材料和结构的优化结果:

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