Sep 15

Sep 15 拓扑优化

EasyRef

拓扑优化

拓扑优化是一种数学方法，它通过满足预先设定的约束条件并最小化预定义的成本函数，在给定的领域内对材料分布进行空间优化。

3D‐Printed Stay‐in‐Place Formwork for Topologically Optimized Concrete Slabs / ResearchGate / Andrei Jipa, Mathias Bernhard,Mania Meibodi , Benjamin Dillenburger

拓扑优化不同于形状优化和尺寸优化，因为设计可以在设计空间内获得任意形状，而不是仅处理预先定义的配置。

传统的拓扑优化公式使用有限元法（FEM）来评估设计性能。

设计优化可以通过基于梯度的数学规划技术（例如最优性准则算法和渐近移动法）或非梯度算法（例如遗传算法）来完成。

拓扑优化在航空航天、机械、生化以及土木工程领域有广泛应用。

”Melonia” shoes – designed by Naim Josefi / materialise

目前，工程师多数在设计过程的概念阶段使用拓扑优化。由于自然生成的自由形式，结果往往难以制造。因此，拓扑优化的结果通常需要针对可制造性进行微调。

New Opportunities to Optimize Structural Designs in Metal by Using Additive Manufacturing / ResearchGate / Salomé Galjaard Sander Hofman Shibo Ren

在公式中添加约束以提高可制造性是一个活跃的研究领域。在某些情况下，拓扑优化的结果可以直接利用增材制造（3D 打印）来生产；因此拓扑优化是增材制造设计中的关键部分。

以离散方式解决拓扑优化问题需要将设计域离散化为有限元。

Topology Optimization is not Generative Design / Autodesk

这些元素中的材料密度被视为问题变量。在此情况下，材料密度为 1 表示存在材料，而 0 则表示材料缺失。

由于使用二元变量解决拓扑优化问题的复杂性，研究社区已寻求其他选项。

A lightweight topology optimized motorcycle frame manufactured using metal 3D printing / formlabs

多年来，机械与土木工程师已使用拓扑优化，例如在保持结构力学强度的同时，最小化材料使用量与应变能。

建筑领域中结构优化问题的传统解决方法，是通过对各向同性实体与空隙（ISE）拓扑进行直接搜索法来确定的。

The bracket geometry with eight load cases / comsol.com

文本来源：拓扑优化/维基百科
拓扑优化/sciencedirect

MX3D Printed Bridge Update 2018/ Youtube/ MX3D

MX3D Bridge Placement, Amsterdam 2021 / Youtube / MX3D

World’s first 3D printed STEEL bridge | MX3D / Youtube / Belindar Carr

Producing the world’s first 3D-printed bridge with robots “is just the beginning” – Joris Laarman / Youtube / Dezeen

Ameba Topology Optimization Software Based on Grasshopper / Youtube / Ameba

3D concrete printing of a topology-optimized bridge/ Youtube/ Concrete3DLab Ghent

Topology-optimized concrete bridge/ Youtube/ Concrete3DLab Ghent

Topology optimisation of a bridge / Youtube / Jordan Burgess

Topology optimization for additive manufacturing Part 1/4/ Youtube/ Jun Wu

Topology optimization for additive manufacturing Part 4/4/ Youtube/ Jun Wu

3F3D – Form Follows Force with 3D Printing / Youtube / Bayu Prayudhi

【制作团队】
企划：了有和
脚本：parametrichouse
排版：了有和
校对：Tav、林晨
监制：了有和、Beatrice

版权声明：未经授权，不得转发。

内容版权归原作者所有，内容代表作者观点，我们的服务，和 EasyRef 上的所有内容，均按「现状」提供，不提供任何类型的担保，无论是明示还是暗示皆然，内容及品牌是上传所有者的财产，内容均来源于公开信息。
*已标注信息来源

原文链接：https://parametrichouse.com/topology-optimization-5/