Multiscale Structural Topology Optimization

بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌ای چند مقیاسی توسعه یک چارچوب طراحی چند مقیاسی برای بهینه‌سازی توپولوژی ساختارهای غیرخطی چند مقیاسی را مورد بحث قرار می‌دهد. با هدف کاهش بار محاسباتی سنگین چارچوب طراحی، نویسندگان یک مدل جایگزین تطبیقی ​​مبتنی بر POD برای راه‌حل‌های RVE در مقیاس میکروسکوپی ارائه می‌کنند و گامی فراتر به سمت طراحی ساختارهای الاستویسکوپلاستیک چند مقیاسی برمی‌دارند.

روش‌های بهینه‌سازی مختلف برای طراحی‌های اندازه، شکل و توپولوژی سازه توسعه یافته و به طور گسترده در برنامه‌های مهندسی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. بهینه سازی توپولوژی به عنوان یکی از موثرترین ابزارها برای طراحی کمترین وزن و عملکرد، به ویژه در مهندسی هوانوردی و هوافضا شناخته شده است.

این کتاب بر طراحی همزمان ساختار ماکروسکوپی و مواد میکروسکوپی تمرکز دارد. در این مدل، ریزساختارهای مواد در پاسخ به حل ماکروسکوپی بهینه می‌شوند که منجر به غیرخطی بودن مسئله تعادل فصل مشترک دو مقیاس می‌شود. نویسندگان یک مدل پایگاه داده کاهش از مجموعه ای از آزمایش های عددی در فضای کرنش موثر را شامل می شوند.

• اولین تلاش ها را برای طراحی بهینه سازی توپولوژی ساختارهای غیرخطی بسیار ناهمگن ارائه می دهد
• به طراحی همزمان توپولوژی‌های ساختار ماکروسکوپی و مواد میکروسکوپی کمک می‌کند
• کمک به توسعه کدهای کامپیوتری برای طراحی ساختارهای غیرخطی و مواد با ویژگی‌های سازنده فوق‌العاده.
• بر روی طراحی همزمان ساختار ماکروسکوپی و مواد میکروسکوپی
• شامل یک مدل پایگاه داده کاهش از مجموعه ای از آزمایش های عددی در فضای کرنش موثر

Multiscale Structural Topology Optimization discusses the development of a multiscale design framework for topology optimization of multiscale nonlinear structures. With the intention to alleviate the heavy computational burden of the design framework, the authors present a POD-based adaptive surrogate model for the RVE solutions at the microscopic scale and make a step further towards the design of multiscale elastoviscoplastic structures.

Various optimization methods for structural size, shape, and topology designs have been developed and widely employed in engineering applications. Topology optimization has been recognized as one of the most effective tools for least weight and performance design, especially in aeronautics and aerospace engineering.

This book focuses on the simultaneous design of both macroscopic structure and microscopic materials. In this model, the material microstructures are optimized in response to the macroscopic solution, which results in the nonlinearity of the equilibrium problem of the interface of the two scales. The authors include a reduce database model from a set of numerical experiments in the space of effective strain.

• Presents the first attempts towards topology optimization design of nonlinear highly heterogeneous structures
• Helps with simultaneous design of the topologies of both macroscopic structure and microscopic materials
• Helps with development of computer codes for the designs of nonlinear structures and of materials with extreme constitutive properties
• Focuses on the simultaneous design of both macroscopic structure and microscopic materials
• Includes a reduce database model from a set of numerical experiments in the space of effective strain