基于生成模型的演化去均质化：用于考虑应力集中问题的实心-多孔填充结构优化
最优化与控制
2025-10-14 v1
摘要
孔隙填充结构的设计因其复杂的几何配置（如几何边界的准确表示和局部最大应力的控制）而面临着重大挑战。在当前主流设计方法（如拓扑优化）中，分析通常使用像素或体素基础的元素近似。这些近似受制于优化框架，导致分析模型与最终物理模型之间存在显著的几何差异。这种差异可能严重影响结构性能，特别是对于局部属性如应力响应，其中准确的几何形状对于缓解应力集中至关重要。为此，我们提出了演化去均质化方法，这是一种基于去均质化和数据驱动多保真度优化集成的设计框架。该框架促进了实心-多孔填充结构的混合设计，通过桥接低保真度分析与高保真度物理实现，确保几何准确性和增强的结构性能。低保真度水平利用常用的密度控制变量，而高保真度水平涉及基于具有精确几何表示的结构的应力分析。通过采用去均质化基映射方法，在低保真度和高保真度结果之间建立了并列对应关系。通过将深度生成模型与多目标进化算法集成，迭代调整低保真度控制变量以优化高保真度结果。最终，数值实验表明了所提出方法的有效性。
引用
@article{arxiv.2412.19154,
title = {Evolutionary de-homogenization using a generative model for optimizing solid-porous infill structures considering the stress concentration issue},
author = {Shuzhi Xu and Hiroki Kawabe and Kentaro Yaji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.19154},
year = {2025}
}