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A Bionic Approach for Topology Optimization for tension-only or compression-only Design

Journal of Bionic Engineering 2010年第4期7卷 397-404页

作者： Kun Cai,Jiao ShiCollege of Water Resources and Architectural Engineering,Northwest A&F University,Xianyang 712100,P.R.China [a] College of Water Resources Architectural Engineering Northwest A&F University Xianyang 712100 P. R. China

A new bionic approach is presented to find the optimal topologies of a structure with tension-only or compression-onlymaterial based on bone remodelling *** traditional methods,the computational cost of topology optimization of thestructure is high due to material *** improve the efficiency of optimization,the reference-interval with material-replacement method is *** the method,firstly,the optimization process of a structure is considered as bone remodellingprocess under the same loading conditions.A reference interval of Strain Energy Density (SED),corresponding to thedead zone or lazy zone in bone mechanics,is adopted to control the update of the design ***,a material-replacement scheme is used to simplify the Finite Element Analysis (FEA) of structure in *** the operation ofmaterial-replacement,the original tension-only or compression-only material in design domain is replaced with a new isotropicmaterial and the Effective Strain Energy Density (ESED) of each element can be ***,the update of design variablesis determined by comparing the local ESED and the current reference interval of SED,e.g.,the increment of a relativedensity is nonzero if the local ESED is out of the current reference *** results validate the method.

关键词： nature inspired topology optimization tension/compression-only material reference-interval material-replacement

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