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フェーズフィールド法に基づく構造最適化(ペリメータ制約効果の検証とコンプライアントメカニズム創生問題・固有振動数最大化問題への拡張)

机译:基于相场法的结构优化(验证周界约束效应并扩展到顺应性机制创建问题/固有频率最大化问题)

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摘要

This paper discusses a structural optimization method that optimizes shape and topology based on the phase field method. The proposed method has the same functional capabilities as a structural optimization method based on the level set method incorporating perimeter control functions. Since the proposed method does not require extra operations such as re initialization of the level set function or smoothing of sensitivities, the computational cost is lower than that of typical level set methods. Structural shapes are represented by the phase field function defined in the design domain, and optimization of this function is performed by solving a time-dependent reaction diffusion equation. The artificial double-well potential function used in the equation is derived from sensitivity analysis. The proposed method is applied to two-dimensional linear elastic and vibration optimization problems such as the minimum compliance problem, a compliant mechanism design problem and the eigenfrequency maximization problem. The numerical examples provided illustrate the convergence of the various objective function and the effect that perimeter control has on the optimal configurations.%ある条件下における機械構造物の最適設計案を考えrnることは,機械設計者及び研究者にとって非常に重要rnな課題である.このような構造最適化問題を数値計算rnで解く際の一般的な方法として,対象となる領域の境rn界形状の最適化を行う形状最適化と,対象の形状のみrnならず形態も最適化可能なトポロジー最適化とが挙げrnられる.
机译:本文讨论了一种基于相场方法优化形状和拓扑的结构优化方法。所提出的方法具有与基于结合了周边控制功能的水平集方法的结构优化方法相同的功能。由于所提出的方法不需要额外的操作,例如重新初始化水平集函数或平滑灵敏度,因此计算成本低于典型的水平集方法。结构形状由在设计域中定义的相场函数表示,并且该函数的优化是通过求解与时间有关的反应扩散方程来进行的。方程中使用的人工双阱势函数是从灵敏度分析中得出的。该方法适用于二维线性弹性和振动优化问题,例如最小柔度问题,柔顺机构设计问题和本征频率最大化问题。所提供的数值示例说明了各种目标函数的收敛性以及边界控制对最佳配置的影响。%における条件下における机械构造物の最适设计案を考えrnることは,机械设计者及び研究者にとって非常に重要rnなーである。このような构造最适化问题を数値计算rnで解く际の一般的な方法しての形状のみrnならず形态も最适化可能なトポロジー最适化とが挙げrnられる。

著录项

  • 来源
    《日本機械学会論文集》 |2009年第760期|1784-1793|共10页
  • 作者单位

    広島大学大学院工学研究科社会環境システム専攻(〒739-8527東広島市鏡山1-4-1);

    京都大学大学院工学研究科機械理工学専攻;

    広島大学大学院工学研究科社会環境システム専攻(〒739-8527東広島市鏡山1-4-1);

  • 收录信息
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  • 正文语种 jpn
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