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基于参数化水平集拓扑优化方法的模块化集成结构设计( Structural design for modular integrated construction with parameterized level set-based topology optimization method )
P Wei Y Liu JG Dai Z Li Y Xu
模块化集成施工(MIC)能够在工厂内实现模块化生产，具有提高材料利用率、加快施工速度、改善施工环境等优点，使其在工程实践中得到越来越广泛的接受。但如何设计标准结构模块以最大限度地提高其施工效率是MIC面临的一个关键问题。本文采用一种基于参数化水平集的结构拓扑优化方法，实现了结构刚度最大问题的模块化设计。通过在优化模型中引入对称性和模式重复(SPR)约束，结合基于有限元的数值分析方法，可以通过拓扑优化得到一个结构的模块化设计。因此，可以将该结构与相同拓扑结构的重复模块组装在一起，实现MIC。通过几个二维和三维数值算例的研究，说明了该方法在遵循MIC概念的建筑设计中的有效性。
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