کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6917298 862949 2015 26 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Structural topology and shape optimization using a level set method with distance-suppression scheme
ترجمه فارسی عنوان
توپولوژی ساختاری و بهینه سازی شکل با استفاده از روش سطحی با طرح سرکوب فاصله
کلمات کلیدی
بهینه سازی توپولوژی، بهینه سازی ساختاری، روش تعیین سطح، دوباره مقدار دهی، عملکرد انرژی، بهینه سازی شکل،
ترجمه چکیده
در روشهای سطح برای توپولوژی ساختاری و بهینه سازی شکل، سطح تابع سطح تنظیم شده در رابط طراحی باید کنترل شود تا ثبات روند بهینه سازی را تضمین کند. یک راه محبوب برای انجام این کار این است که عملکرد تابع سطح را به صورت دوره ای از برنامه های راه اندازی اولیه، که معمولا به عنوان بازنشانی مجدد شناخته می شود، اجرا می کند، به صورت تابع فاصله امضا شده است. با این حال، چنین طرحهای مجددا مجددا زمان گیر است، زیرا باید در هر مرحله تکرار، معادلات دیفرانسیل جزئی بیشتر مورد نیاز باشد. علاوه بر این، استفاده از مقدار مجدد مجدد مجدد، برخی از مشکلات نامطلوب را به ارمغان می آورد. برای مثال، ممکن است سطح صفر از موقعیت پیش بینی شده خارج شود. این مقاله یک روش مجموعه ای از سطح با برنامه ای برای سرکوب فاصله برای توپولوژی ساختاری و بهینه سازی شکل ارائه می دهد. یک عملکرد انرژی به معادله سطح تعیین شده برای حفظ سطح تابع تنظیم شده نزدیک به عملکرد فاصله امضا شده در نزدیکی مرزهای ساختاری وارد شده است، در عین حال تابع تنظیم سطح را مجبور به ثابت در مکان های دور از مرزهای ساختاری می کند. در نتیجه، روش فعلی نه تنها می تواند از نیاز به مقدار اولیه مجدد جلوگیری کند، بلکه می تواند تنظیم سطح تابع تنظیم اولیه را نیز ساده کند. روایی روش پیشنهادی بر روی مسئله به حداقل رساندن معایب معادلات و مسائل سنتز مکانیسم سازگار است. جنبه های مختلف روش پیشنهادی بر روی تعدادی از معیارهای ادبیات بهینه سازی ساختاری نشان داده شده است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
پیش نمایش مقاله
توپولوژی ساختاری و بهینه سازی شکل با استفاده از روش سطحی با طرح سرکوب فاصله
چکیده انگلیسی
In level set methods for structural topology and shape optimization, the level set function gradients at the design interface need to be controlled in order to ensure stability of the optimization process. One popular way to do this is to enforce the level set function to be a signed distance function by periodically using initialization schemes, which is commonly known as re-initialization. However, such re-initialization schemes are time-consuming, as additional partial differential equations need to be solved in every iteration step. Furthermore, the use of re-initialization brings some undesirable problems; for example, it may move the zero level set away from the expected position. This paper presents a level set method with distance-suppression scheme for structural topology and shape optimization. An energy functional is introduced into the level set equation to maintain the level set function to close to a signed distance function near the structural boundaries, meanwhile forcing the level set function to be a constant at locations far away from the structural boundaries. As a result, the present method not only can avoid the need for re-initialization but also can simplify the setting of the initial level set function. The validity of the proposed method is tested on the mean compliance minimization problem and the compliant mechanisms synthesis problem. Different aspects of the proposed method are demonstrated on a number of benchmarks from the literature of structural optimization.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering - Volume 283, 1 January 2015, Pages 1214-1239
نویسندگان
, , ,