面向破碎能量吸收的旋析胞结构多目标贝叶斯优化

在致力于设计更安全、更高效能量吸收结构的工程领域中,工程师们必须面对在提升破碎性能的同时平衡多个相互冲突目标(如最大化能量吸收、最小化冲击峰值力量)的挑战。准确模拟现实条件势必要使用复杂的材料模型来复制材料在冲击下的非线性行为,但这会带来巨大的计算成本。本研究通过引入专为优化旋析胞结构破碎能量吸收而开发的多目标贝叶斯优化框架来应对这些挑战。旋析胞结构以其可扩展的非周期拓扑和高效应力分布特性,为先进的结构设计提供了有前景的方向。然而,在现实条件下优化设计参数以提升破碎性能则远非易事。虽然传统优化方法虽有效,但往往需要大量昂贵的仿真才能识别出合适的解决方案，使整个过程既耗时又耗资源。在此背景下,多目标贝叶斯优化通过在设计空间中进行智能导航,从每个评估中学习以减少所需仿真次数,从而高效地应对非线性材料行为的复杂性。通过将有限元分析与贝叶斯优化相结合,本文所开发的框架解决了提升能量吸收和降低峰值力量的双重挑战,尤其是在塑性变形发挥关键作用的情形下。标量化技术和超体积基方法的运用,使我们能够识别出在这些相互冲突目标之间取得平衡的帕累托最优解。