基于单纯复形的结构拓扑形状优化及其应用

摘要

通过直接改变显式CAD模型几何边界以实现结构拓扑形状优化,一直以来是结构优化学界的研究热点和挑战之一.基于单纯复形的边界追踪方法利用高效局部网格修改策略,可通过改变结构的边界几何,即改变基于单纯复形有限元网格的节点空间位置,实现结构几何大变形及拓扑变化,包括孔洞分离和融合.本文回顾并介绍基于单纯复形结构拓扑形状优化方法,并讨论其在承载结构、流体管道优化设计上的应用.利用该方法所设计的优化结构为显式几何表达且具有清晰的边界,可有效避免传统显式模型形状优化中的变形局限问题及拓扑优化中必要的CAD模型后处理转换过程.