基于等差密度拓扑优化的功能分级材料热力学亚结构设计
计算工程、金融与科学
2024-12-04 v1
摘要
函数分级材料（FGMs）的热导率可以通过拓扑优化来实现设计，从而获得主动引导热流的热力学亚结构。与传统解析设计方法相比，拓扑优化能够处理任意几何形状、边界条件和设计要求，并且能够为非唯一问题提供备选方案。此外，关于亚结构的设计，拓扑优化无需基于直觉的坐标变换或支配方程的形式不变性，这些在转换热力学中常见。我们在连续空间中探索等差密度拓扑优化，该方法与FGMs完全一致。在此表述下，密度场、几何和支配方程的解均使用非均匀有理基样条实体进行参数化。因此，采用等差分析求解热传导问题。我们在不同的设计情景下设计了各种二维和三维热力学亚结构，以展示该方法的有效性和通用性。我们还根据通过数值同质化计算的经验材�规律设计了基于构成胞材料的热力学亚结构，这是一类特殊的FGMs。
引用
@article{arxiv.2412.02318,
title = {Design of thermal meta-structures made of functionally graded materials using isogeometric density-based topology optimization},
author = {Chintan Jansari and Stéphane P. A. Bordas and Marco Montemurro and Elena Atroshchenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.02318},
year = {2024}
}