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Multi-material Topology Optimization of Structures Using an ordered ersatz material model

Computer modeling in Engineering & Sciences 2021年第8期128卷 523-540页

作者： Baoshou Liu Xiaolei Yan Yangfan Li Shiwei Zhou Xiaodong Huang Fujian Key Laboratory of Automotive Electronics and Electric Drive Fujian University of TechnologyFuzhou350118China Key Laboratory of Advanced Technology for Vehicle Body Design&Manufacture Hunan UniversityChangsha410082China Faculty of Science Engineering and TechnologySwinburne University of TechnologyMelbourneVIC 3122Australia Centre for Innovative Structures and materials School of EngineeringRMIT UniversityMelbourneVIC 3001Australia

This paper proposes a new element-based multi-material topology optimization algorithm using a single variable for minimizing compliance subject to a mass constraint.A single variable based on the normalized elemental density is used to overcome the occurrence of meaningless design variables and save computational *** from the traditional material penalization scheme,the algorithm is established on the ordered ersatz material model,which linearly interpolates Young’s modulus for relaxed design *** achieve a multi-material design,the multiple floating projection constraints are adopted to gradually push elemental design variables to multiple discrete *** the convergent element-based solution,the multiple level-set functions are constructed to tentatively extract the smooth interface between two adjacent *** 2D and 3D numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm and the possible advantage of the multi-material designs over the traditional solid-void designs.

关键词： Multi-material topology optimization ordered ersatz material model mass constraint single variable

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