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Efficient phase field structural design algorithm for reliability-based topology optimization with material uncertainties
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DOI：10.1016/j.enganabound.2025.106618.png)
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摘要
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基于可靠性的拓扑优化是一种将不确定性量化融入拓扑优化以实现鲁棒性和可靠性的方法。本文提出了一种基于可靠性的拓扑优化算法，该算法整合了相场模型与不确定性量化技术。材料中的杨氏模量不确定性被建模为随机场，并通过卡胡南-洛夫展开进行降维处理。采用序列优化与可靠性评估策略来解耦优化过程与可靠性评估，以降低计算复杂度。拓扑优化问题通过耦合有限元与有限差分方法求解，其中时间积分采用二阶克兰克-尼科尔森格式进行。可靠性分析通过逆可靠性分析方法进行，极限状态函数由随机响应面方法近似。蒙特卡洛模拟用于验证计算得到的失效概率的准确性。数值结果证实，所提方法在材料不确定性条件下生成可靠结构时具有高效性和鲁棒性。
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