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Multiscale structural optimization using MMBs on a truss-based ground structure
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AI
DOI：10.1016/j.cma.2026.119162.png)
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摘要
En 中文
本文提出了一种适用于异质结构的结构优化方法，该方法结合了宏观尺度拓扑优化与点阵尺度尺寸优化。其核心思想是将可变形杆件（MMBs）与基于桁架的基结构相结合。与均质化或渐近全局准则方法不同，本方法直接将材料分布映射到离散桁架结构上。因此，计算复杂度大幅降低，从基于连续模型的数百万自由度（DOFs）减少到基于桁架方案的仅数千自由度。本工作的关键贡献在于对异质元素连接节点处的材料重叠问题进行了严谨且一致的处理。为确保证确的材料再分配并保持计算效率，体积约束通过解析计算实现，并显式考虑了材料重叠。该方法同时优化结构拓扑和单元横截面尺寸，无需施加显式局部约束。结果，底层算法自然地过滤了整个结构中的最优材料分布模式。通过多个基准问题验证了本方法的高可靠性。结果表明，与均匀设计方案相比，结构柔度性能一致提升了超过30%。此外，该方法天然适用于高孔隙率结构设计。因此，它特别适用于增材制造和仿生应用，其中需要分层材料分布。总体而言，将MMB模型与基于桁架的拓扑优化（TO）相结合，为多尺度复杂异质结构的设计提供了计算高效的框架。
Keyword:
Multiscale design
Multiscale structural optimization
Lattice design
Truss optimization
Moving morphable bars
Topology optimization
期刊
IF:
7.3
论文数:
1.3W
被引数:
5.6W
机构
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