一种用于最优复合材料与结构设计和制造的“弦艺术”方法
计算物理
2020-02-26 v1
摘要
本文报道一种关于层合复合材料结构设计与制造的崭新且有前景的思路，旨在给定重量约束与载荷条件下展现最大刚度。其基于一种称为“弦艺术”的艺术技法理念——用单根在平板框钉间张紧的线来表示图像。近期已有离散优化算法将寻找融合为给定灰度图像的绕线配置过程形式化。我们展示了如何借助该算法逼近由常规拓扑优化算法计算的各向同性材料二维分布。由此，最优复合材料设计作为如下两阶段过程的结果而被求得。第一阶段，拓扑优化过程生成刚度的规则灰度值网格。第二阶段，依据“弦艺术”优化算法，用折线（表示软基体中的刚性增强纤维）逼近该分布。所提方法的效率通过若干简单数值算例加以说明。我们的进展为新一代纤维复合材料结构的工业设计开辟了广阔途径。
引用
@article{arxiv.2002.11027,
title = {A "String Art" approach to the design and manufacturing of optimal composite materials and structures},
author = {Igor A. Ostanin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.11027},
year = {2020}
}