一种高效且易扩展的三维拓扑优化移动可变形组件（MMC）方法 Matlab 代码
最优化与控制
2022-05-31 v3
摘要
显式拓扑优化方法近年来受到越来越多的关注。特别地，Zhang 等人（Struct Multidiscip Optim 53(6):1243-1260, 2016）发布了基于二维（2D）移动可变形组件（MMC）的拓扑优化方法的 188 行 Matlab 代码。本文旨在提出一种高效且易扩展的 256 行 MMC 方法 Matlab 代码，用于实现某些新数值技术的三维（3D）拓扑优化。具体而言，借助函数聚合技术，实现了精确的灵敏度分析，且该分析也易于扩展到其他问题。此外，基于一种高效的载荷传递路径识别算法，在有限元分析（FEA）中移除了不属于载荷传递路径的自由度（DOFs），显著加速了优化过程。因此，与相应的 188 行 2D 代码相比，优化结果性能、FEA 计算效率以及优化过程的收敛速度和鲁棒性均得到大幅改善。为完整起见，还提供了实现 2D-MMC 方法的精炼 218 行 Matlab 代码。
引用
@article{arxiv.2201.02491,
title = {An efficient and easy-to-extend Matlab code of the Moving Morphable Component (MMC) method for three-dimensional topology optimization},
author = {Zongliang Du and Tianchen Cui and Chang Liu and Weisheng Zhang and Yilin Guo and Xu Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.02491},
year = {2022}
}
备注
Accepted by Structural and Multidisciplinary Optimization on 3-26-2022