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具有最小长度尺度和倒角/圆控制的结构的平滑拓扑设计( Smooth topological design of structures with minimum length scale and chamfer/round controls )
Xiaolei Yan Jiawen Chen Haiyan Hua Yong Zhang Xiaodong Huang
拓扑优化是设计高性能结构的有力工具。然而，由拓扑优化得到的结构通常具有复杂的几何形状，使得其制造困难或成本较高。因此，拓扑优化经常被用于产品结构的概念设计。本文在固定有限元网格下，提出了一种考虑制造约束的拓扑优化方法。基于浮动投影拓扑优化(FPTO)方法，根据需要控制最小长度尺度和倒角/圆角，采用线性材料插值方案，通过浮动投影对元素设计变量施加顺序约束，实现材料0/1分布。利用图形细化算法从结构拓扑结构中提取结构骨架，严格控制最小长度尺度。同时，提出了通过可变滤波半径来控制倒角和圆角的边界滤波方法。二维和三维数值算例表明，所提出的拓扑优化算法可以有效地设计边界光滑、长度尺寸最小、倒角/圆角最硬的结构，从而提高结构的可制造性。
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