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On compliance minimization by biomimetic regularization method
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AI
DOI：10.24425/bpasts.2025.155900.png)
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摘要
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标准机械设计方法基于强度假设。然而，结构优化方法并未考虑这一决定工程解决方案正确性的重要条件。生物系统的情况则不同，参考材料强度是形成功能性机械负载系统的基本条件。研究团队开发了一个基于骨重塑现象的优化系统，该系统建立在材料连续体优化的严格理论研究基础上，其中实现最优解的条件是结构表面上的应变能密度均衡化。本文提出的新思路是将此条件与材料的强度特性相联系。此外，强度假设以应变能的形式表达。本文研究的目的是精确评估结构表面上应变能密度恒定值条件与材料强度（根据屈服准则）之间的关系。所给的数值示例参考了分析结果，并指出了所提方法的独特特征。在构建仿生结构优化系统时使用不敏感区域概念，可实现正则化，而无需关注体积约束对应的拉格朗日乘子的存在。本文提出的方法可被工程师用于结构优化，不再局限于小梁骨重塑现象。此外还讨论了数值实现问题以及为通过数值手段确保结果而需要对不敏感区域的位置和大小进行必要修改的问题。这些结果需要开发适当的启发式方法，但允许在不考虑初始配置的情况下获得类似结果。然而，关于在机械设计中应用自然观察的问题仍需进一步探讨。
Keyword:
mechanical design
free boundary problem
biomimetic structural optimization
shape optimization
optimality conditions
trabecular bone remodeling
期刊
B
IF:
1.1
论文数:
44
被引数:
0
机构
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