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基于变密度拓扑优化构型的光滑边界提取方法

作者：陈昊怿,吴晓明. 日期：2023-08-14/span> 浏览：338 查看PDF文档

基于变密度拓扑优化构型的光滑边界提取方法*

陈昊怿,吴晓明*

(厦门大学航空航天学院,福建厦门 361102)

摘要:在变密度法拓扑优化结果中,灰度单元及锯齿形边界难以转化为计算机辅助设计(CAD)模型,针对这一问题,提出了一种基于变密度拓扑优化构型的光滑边界提取(重构)方法。首先,使用变密度法得到的伪密度值,在设计域中构造了一个非均匀有理B样条(NURBS)拟合曲面;然后,构造了一种二分法迭代格式,以确定满足体积约束的“零水平集”位置,并运用VBA编写了迭代程序;最后,以水平集方法中的“零水平集”作为结构边界,构成了CAD模型,实现了光滑边界的提取。研究结果表明:采用光滑边界提取方法,降低了变密度拓扑优化过程中的要求(需要减少灰度单元),消除了结果中的锯齿形边界,实现了变密度法优化构型到CAD模型的快速转换;通过3个数值算例得到的拓扑优化模型体积分数误差小于1%,边界光滑、结构性能良好,表明了光滑边界提取方法的有效性和通用性。

关键词:拓扑优化;光滑边界重构方法;边界识别;计算机辅助设计;非均匀有理B样条

中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)06-0883-07

本文引用格式:

陈昊怿,吴晓明.基于变密度拓扑优化构型的光滑边界提取方法［J］.机电工程,2023,40(6):883-889.

CHEN Hao-yi, WU Xiao-ming. Smooth boundary extraction method for variable density topology optimization［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(6):883-889.