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Multi-material topology optimization using isogeometric method based reaction-diffusion level set techniques
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DOI：10.1016/j.matcom.2025.02.010.png)
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摘要
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本研究提出了一种基于等几何分析（IGA）反应-扩散方程（RDE）水平集方法的多材料拓扑优化（MMTO）新方法。基于水平集的拓扑优化，常用于实现清晰的材料边界并避免拓扑优化问题中的棋盘格模式，进一步通过RDE增强求解器的数值稳定性。多材料公式采用不同水平集函数的混合组合，以确保域内每一点对应单一材料。在本研究中，等几何分析（IGA）首次用于基于RDE的水平集方法以求解MMTO问题。使用相同的非均匀有理B样条（NURBS）基函数来近似状态变量、几何建模和水平集函数，从而促进分析与产品设计之间的无缝耦合。使用IGAFEM工具箱（Nguyen et al., 2015），针对不同材料组成和网格尺寸的几个基准问题进行了MMTO。结果表明，在所有MMTO示例中均实现了令人满意的材料分布，基于双二次单元的IGA是应用于基于RDE的水平集方法进行拓扑优化的有效工具。未来的工作将专注于使用相同的IGA框架对设计结构进行进一步形状优化，以生成制造就绪的CAD模型。
Keyword:
Reaction diffusion equation
Level set
Topological derivative
Isogeometric analysis
Multi material topology optimization
期刊
IF:
4.4
论文数:
938
被引数:
1.0W
机构
引用论文
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