ヘビサイド投影による再導入を伴う密度ベース構造トポロジー最適化のための要素除去の再検討【JST・京大機械翻訳】

Behrou Reza; Lotfi Reza; Carstensen Josephine Voigt; Ferrari Federico; Guest James K.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202220086220819 整理番号：21P0065953

ヘビサイド投影による再導入を伴う密度ベース構造トポロジー最適化のための要素除去の再検討【JST・京大機械翻訳】

Revisiting element removal for density-based structural topology optimization with reintroduction by Heaviside projection

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発行年： 2020年12月04日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年12月04日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

著者らは,BrunsとTortorelli[1]の要素除去アイデアに基礎を置く戦略を提示し,計算コストを減らし,密度ベースのトポロジー最適化の潜在的数値不安定性を回避することを目的とした。設計変数と相対密度を,固定,均一有限要素格子で表現し,フィルタリングとHeaviside射影を通してリンクした。相対密度が特定閾値以下の解析領域の領域を前方解析から除去し,仮想ノード境界条件によって置き換えた。これは,最適化が進行して,低密度領域に関連した数値不安定性を緩和するのを助けるので,計算コストの進行性カットをもたらす。すべての設計変数が活性を維持し,形式的感度解析でモデル化されるので,除去領域は容易に再導入できる。提案アプローチの重要な特徴は,Heaviside関数がフィルタ到達内の感度の大きさを増幅することにより,構造境界に沿った材料再導入を促進することである。線形および非線形コンプライアンス最小化,力インバータの設計および周波数および座屈荷重最大化を含む,いくつかの2Dおよび3D構造トポロジー最適化例を示した。このアプローチは,要素除去なしで得られたものと同等またはほぼ等価である最適化設計に有効であり,一方,顕著な計算節約を提供することを示した。【JST・京大機械翻訳】

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構造力学一般

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