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三维多层级多孔结构拓扑优化设计

结构拓扑优化，参数化水平集，并行计算，大规模计算

结构优化与结构行为分析 > 结构优化与拓扑优化

三维多层级/多孔洞结构具有轻量化、比强度高等优越的力学性能，其材料分布往往表现出一定的周期性，结合这一特性，本文发展了基于参数化水平集方法的并行计算方法，实现了对大规模结构拓扑优化设计，为三维多层级结构3D打印的实现提供了一种较为可靠的方案。通过施加重复性约束即可简单方便地设计出具有梯度变化的多层级/多孔结构。此外，在网格生成、灵敏度分析、刚度矩阵集成、结构状态方程求解时均进行了并行处理，大大提高计算效率。本文探究了径向基函数种类、子域大小、结构层级数目等因素对优化结果的影响，并与经典水平集方法进行对比，验证其正确性及高效性。