Interactive structural topology optimization via skeleton control

doi:10.1016/j.cagd.2026.102538

Interactive structural topology optimization via skeleton control

2026-04-01

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AI

DOI：10.1016/j.cagd.2026.102538

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创新承重设计依赖于创意造型与结构性能之间的精妙平衡。虽然现有的基于偏好的拓扑优化方法允许设计师添加主观偏好，但它们存在较高的设计经验门槛，且因依赖熟练的手工草图绘制而交互效率低下。本研究提出了一种基于骨架控制的双向进化结构优化（SC-BESO）方法。该方法首先提取现有设计的骨架图，用户可主观拖动其骨架节点以变形设计。随后利用变形设计引导生成其优化后的结构设计。一个设计参数允许用户调整优化结果趋向性能驱动或偏好驱动。基于该方法，开发了一个跨平台数字设计工具TouchBESO，用于2D结构设计。参数研究表明，即使在用户交互导致刚度降低后，SC-BESO方法仅需微小形状调整即可恢复大部分损失的性能。此外，一个3D悬臂梁实例展示了该方法的可扩展性，并讨论了与绘图系统的潜在集成以及相似性约束在未来交互设计框架中的应用。

Keyword:

Structural design

Skeleton graph

Topology optimization

Subjective preference

Skinning algorithm

Innovative structure

Interactive structural topology optimization via skeleton control

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