Wrinkle-free design of thin membrane structures using stress-based topology optimization

ساختارهای غشاء نازک به علت تغییر شکل لرزشی موضعی، در هنگام تنش فشاری در بعضی مناطق بوجود می آید. با استفاده از معیار استرس برای غشاها در حالت های چین و چروک، این مقاله روش جدید بهینه سازی توپولوژیکی مبتنی بر استرس را پیشنهاد داد تا به دنبال طراحی بدون چروک از ساختار غشایی نازک در مقیاس بزرگ تحت کشش باشد. بر اساس مدل پیوسته و فرض خطی الاستیک در حالت کششی، مشکل بهینه سازی برای تعیین حداکثر سختی ساختاری در ناحیه غشا و محدودیت های استرس اصلی تعریف می شود. به منظور حل مشکلات محاسباتی، محدودیت های استرس به صورت معادل آن اصلاح می شود و با روش آرام سازی نوع کوسینس آرام می شود. مشکل بهینه سازی اصلاح شده توسط الگوریتم مبتنی بر شیب استاندارد با تحلیل حساسیت متغیر وابسته حل شده است. چندین نمونه با شبیه سازی های پس از انبساط و آزمایش های تجربی برای نشان دادن اثربخشی مدل بهینه سازی پیشنهاد شده برای از بین بردن چین و چروک های مربوط به استرس در طراحی جدید ساختارهای غشاء ناز داده شده است.