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Enregistrement W2587005509 · doi:10.1115/imece2016-65537

Adaptive Topology Optimization Using a Continuous Approximation of Material Distribution

2016· article· en· W2587005509 sur OpenAlexaff
Andrew B. Lambe, Aleksander Czekanski

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueTopology Optimization in Engineering
Établissements canadiensYork University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTopology optimizationFinite element methodTopology (electrical circuits)Mathematical optimizationShape optimizationScalingVoid (composites)Boundary (topology)MathematicsOptimal designOptimization problemComputer scienceMathematical analysisGeometryStructural engineeringEngineeringMaterials science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Structural topology optimization seeks to distribute material in a design domain to produce the stiffest structure for a given mass or the lightest structure for a given strength. In the density-based approach to topology optimization, the design domain is divided into small elements and an optimization algorithm determines whether each element in the optimal design contains solid material or void. Solutions obtained using this method may suffer from a variety of issues, such as a checkerboard pattern of solid and void elements, large transition regions between solid and void parts of the structure, and dependence of the final solution on the initial mesh. Typically, these issues are mitigated using filters, projection functions, or a combination of the two. However, applying these techniques requires the user to select a few parameter values and the optimal design strongly depends on the selected parameters. This work presents an alternative approach to addressing the aforementioned issues in density-based topology optimization. Rather than assigning a separate design variable to each element in the domain, a continuous approximation of the density field is used. This field is interpolated using finite element shape functions with the scaling coefficients of these shape functions acting as design variables in the optimization problem. Although this technique is known to produce an optimal design that is free of checkerboard patterns, it leads to a large transition region at the boundary of the structure whose size depends on the size of the finite elements used. To systematically reduce the size of this transition region, the finite element mesh is locally refined near the structural boundary and the design is optimized again. Because the mesh implicitly controls the size of the transition region, local refinement and optimization continue until the smallest cells in the mesh reach an acceptable resolution. A local refinement indicator is developed to identify and refine cells lying in the transition region. Local isotropic mesh refinement is used to maintain reasonable cell sizes over most of the design domain and, consequently, keep the computational cost of both the finite element analysis and the optimization down. Anisotropic mesh refinement may also be used with a suitable indicator, though it is not demonstrated here. While both continuous density parametrization and adaptive mesh refinement have been applied independently to problems in topology optimization, this work applies them simultaneously for the first time. Structural designs produced by this method are shown to be free of checkerboard patterns and contain features whose size is largely controlled by the initial coarse mesh. In addition, the boundary can be sharply identified for additional processing, such as translation to a CAD file in preparation for fabrication and manufacturing. A disadvantage of the current method is that small features may emerge in the refined parts of the mesh after multiple refinements. Computations were carried out using open-source finite-element analysis and optimization tools. Results are presented for a pair of well-known two-dimensional topology optimization test problems. While not demonstrated in this work, the methodology can be extended easily to three-dimensional problems.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,202
Écart entre enseignants0,194 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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