多尺度点阵结构拓扑优化:理论、方法与程序(英文版)

多尺度点阵结构拓扑优化:理论、方法与程序(英文版)

查阅电子书
手机扫码
  • 微信扫一扫

    关注微信公众号

因版权原因待上架

编辑推荐

本书基于均匀化方法对MSTO设计开展了讨论分析和研究。

内容简介

本书首先,基于逆向均匀化方法设计了具有不同极限属性的一系列梯度基础点阵结构,进而提出了一种极限各向异性点阵结构的构建和参数化表征的方法,并在此基础上实施了三维结构件的点阵结构填充拓扑优化设计;

然后进一步地,将点阵结构的材料属性域扩展,引入实体和空隙材料,提出了一种基于有序多相材料插值模型的多尺度LSHS拓扑优化设计方法,实现了LSHS设计中多参数定义的多相材料协同优化;

之后,将多变量点阵结构参数场优化技术引入自由拓扑微结构的多尺度设计方法,并以多变量点阵结构参数场优化结果作为宏观结构响应特征,提出了一种综合反映宏观结构局部承载量级和主应力状态的聚类优化策略,并以此实现了自由拓扑微结构的综合聚类MSTO设计;

最后,针对点阵结构的陶瓷材料、纤维复材、和树脂基材料增材制造,从可制造性角度和强度设计原则对已建立点阵结构拓扑优化方法进行改进与创新,并对改进后的优化结果进行增材试制及性能验证。

章节目录

版权信息

内容简介

前言

Chapter 1 Introduction to Topology Optimization for Additive Manufacturing

1.1 Introduction

1.2 The fundamentals of density-based and homogenization-based topology optimization

1.2.1 Density-based method

1.2.2 SIMP

1.2.3 Homogenization

1.2.4 Inverse homogenization

1.3 Hotspots in topology optimization for AM

1.3.1 Optimization design of multiscale structures

1.3.2 Lattice structure topology optimization

1.3.3 Topology optimization considering AM constraints

1.4 Outline of this book

References

Chapter 2 A Novel Lattice Structure Topology Optimization Method with Extreme Anisotropic Lattice Properties

2.1 Introduction

2.2 Topology optimization of the sample lattices

2.3 Details of the proposed LSTO method

2.3.1 Design of lattice structures with extreme mechanical properties

2.3.2 Parameterized property modeling for the proposed candidate lattice

2.3.3 Formulation of the LSTO problem

2.3.4 Sensitivity analysis

2.3.5 Numerical implementation

2.4 Numerical examples

2.4.1 A 3D three-point bending beam

2.4.2 A 3D L-bracket structure

2.5 Mechanical test

2.6 Applications to part design

2.7 Extension to incorporate macroscopic topological changes

2.8 Discussion and conclusion

Appendix MATLAB codes for the 3D three-point bending beam case

References

Chapter 3 Multiscale Topology Optimization for Solid-lattice-void Hybrid Structures through An Ordered Multi-phase Interpolation

3.1 Introduction

3.2 Method

3.2.1 Design of extreme anisotropic lattice structures

3.2.2 Parametrized modeling for the candidate lattice

3.2.3 The ordered solid-lattice-void interpolation

3.2.4 Formulation of the optimization problem

3.2.5 Sensitive analysis

3.2.6 Optimization procedures

3.3 Numerical examples

3.3.1 L-bracket beam

3.3.2 MBB beam

3.3.3 Additive manufacturing and mechanical tests

3.3.4 A bone remodeling example

3.4 Conclusions

Appendix MATLAB reference codes for MBB beam

References

Chapter 4 Comprehensive Clustering-based Topology Optimization for Connectable Multi-scale Additive Manufacturing Structures

4.1 Introduction

4.2 Homogenization theory

4.3 Methodology

4.3.1 A LSTO method by using multi-variable lattices

4.3.2 Clustering strategy for post-processing

4.3.3 Inverse homogenization-based MTO

4.4 Numerical implementations

4.5 Numerical examples

4.5.1 Simply supported beam

4.5.2 L-bracket

4.5.3 Cantilever

4.6 Additive manufacturing and mechanical test

4.7 Extensions and discussions

4.7.1 The influence of varying initial designs for guaranteeing connectivity

4.7.2 Further clustering for the highest-density sub-domain

4.7.3 The influence of different lattice types

4.8 Conclusion

Appendix MATLAB reference codes for the simply supported beam

References

Chapter 5 Topology Optimization for Vat Photopolymerization 3D Printing of Ceramics with Flushing Jet Accessibility Constraint

5.1 Introduction

5.2 Problem formulation

5.2.1 Material model

5.2.2 Optimization problem

5.2.3 Sensitivity analysis

5.3 Numerical examples

5.3.1 2D cantilever beam

5.3.2 3D MBB beam

5.4 CSL 3D printing experiment

5.5 Engineering application: a pillow bracket part

5.6 Conclusion

Appendix MATLAB codes for 2D cantilever beam case

References

Chapter 6 Path-driven Shell Lattices Designed for Continuous Fiber Composite 3D Printing

6.1 Introduction

6.2 TPMS lattices

6.3 Path-driven shell lattice design

6.3.1 Periodic function

6.3.2 Parametric generation of path-driven shell lattices

6.4 Shape optimization

6.4.1 Mechanical property optimization

6.4.2 Surface curvature optimization

6.5 Fabrication and experimental method

6.6 Result and discussion

6.6.1 PDSLs with different parameter configurations

6.6.2 Mechanical property optimization

6.6.3 Surface curvature optimization

6.6.4 Fabrication and experimental result

6.7 Conclusion

References

Chapter 7 Stress Constrained Topology Optimization of Heterogeneous Lattice Structures

7.1 Introduction

7.2 Technical details

7.2.1 Homogenization of the composite materials

7.2.2 Ordered SIMP stress interpolation for solids

7.2.3 Failure criteria identification and ordered SIMP stress interpolation for lattices

7.3 Optimization problem formulation

7.4 Numerical experiment

7.5 Conclusion

Appendix MATLAB codes for 2D L-bracket case

References

多尺度点阵结构拓扑优化:理论、方法与程序(英文版)是2024年由电子工业出版社出版,作者刘继凯。

得书感谢您对《多尺度点阵结构拓扑优化:理论、方法与程序(英文版)》关注和支持,如本书内容有不良信息或侵权等情形的,请联系本网站。

购买这本书

你可能喜欢
城轨列车节能运行控制与优化方法 电子书
本书紧扣城轨节能减排问题,重点介绍了列车节能运行优化与控制热点问题。全书通过分析列车运行全过程,阐明了列车运行控制中各个环节与牵引能耗的关系;同时,围绕列车节能驾驶控制、列车运行时分优化、列车节能运行图编制、列车运行调整多目标优化等几个方面,深入介绍了列车节能运行优化与控制的基础理论与应用技术方法,并从系统的角度出发,描述了集成牵引供电、车辆、信号、运行图等多个专业的列车牵引供电能耗仿真与验证平台
实证会计理论与方法 电子书
本书对实证会计的哲学基础、经济学基础、管理学基础,以及财务学基础进行了论述;对实证会计的研究框架,以及实证会计中常用的统计学方法和计量经济学方法进行了简明扼要的介绍;并通过专题研究阐述了实证会计理论与方法的具体应用。
多源干扰下装配式建筑预制构件生产调度优化方法 电子书
装配式建筑满足国家“十三五”建筑节能专项规划,是我国建筑产业化必由之路,更是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措。在发展形势驱使和国家政策大力支持下,装配式建筑在全国得到规模性发展,但其供应链干扰多源、频发特性严重限制了预制技术优势潜能的发挥。本书以装配式住宅钢筋混凝土预制构件生产调度为研究对象,从多源干扰耦合作用视角探究构件生产动态调度方法,建立需求波动下再调度优化模型和不确定条件下双
技术创新、金融结构优化与供给侧改革 电子书
本书通过探讨金融工具与技术创新的内在关系,深入解析了银行融资与资本市场融资对技术创新的作用机理,回答了一个普遍关心的问题:银行融资在技术创新生命周期的某些阶段、对某种类型的技术创新也能发挥积极作用。然后提出了促进技术创新的最优金融结构,揭示了技术后发国家的金融结构变迁过程;引入影响金融结构的重要变量——金融制度,对金融制度与金融结构的协同演化进行分析,并针对中国金融抑制问题进行实证研究。
快递物流资源整合与优化调度方法 电子书
本书首先从快递的基本概念、快递业发展现状与趋势出发,基于共享物流的理念,对快递领域中的3种典型物流资源整合模式进行分析,提出基于快递物流资源整合的共享快递网络概念。然后介绍了快递物流资源整合与优化调度方法的研究,包括面向共同配送的快递未端网点优化整合问题、面向共同配送的车辆优化调度问题、派单模式下众包配送订单的优化调度问题、第四方物流模式下的协同运输优化调度问题。本书研究的问题来源于快递物流资源共