Topology optimization for concurrent design of structures with multi-patch microstructures by level sets

این مقاله بر طراحی جدید همزمان برای ساختارهای سلولی متشکل از تکه های متعدد از میکروساختارهای مواد با استفاده از روش بهینه سازی توپولوژیک مبتنی بر مجموعه ای مبتنی بر مجموعه تمرکز دارد. ساختار ماکرو با پیکربندی خوشه ای از تکه های توزیع غیر یکنواخت توزیع شده است، در حالی که هر پچ تعدادی از میکرو سازه های یکسان را میزبانی می کند. در مقیاس بزرگ، یک رویکرد مبتنی بر چگالی عنصر گسسته ارائه شده است تا یک طرح کلی ساختاری دربرگیرد که گروه های مختلفی از تراکم عناصر گسسته را تولید کند. در میکرو مقیاس، هر عنصر ماکرو به عنوان یک ریزساختار فردی با چگالی متوسط ​​محسوب می شود. از این رو، تمام عناصر ماکرو با همان تراکم گسسته (کسر حجمی) با یک ریز ساختار منحصر به فرد نشان داده شده است. میکروساختارهای نمایشی مربوط به گروه های چگالی مختلف با استفاده از رویکرد همگن سازی عددی به یک روش تنظیم پارامتریک بهینه از لحاظ جغرافیایی بهینه می شوند. طرح های همزمان چند منظوره به یک روش بهینه سازی یکپارچه، به طوری که بهینه سازی هر دو توپولوژی برای ساختار ماکرو و ساختارهای آن، و همچنین مکان های ریزساختار در فضای طراحی. نمونه های عددی نشان می دهد که روش پیشنهادی می تواند عملکرد ساختاری را با محاسبات مقرون به صرفه و هزینه تولید بهبود ببخشد.