机械工程学报

作者：张横, 李昊, 丁晓红, 胡天男, 潘晟, 朱本亮, 倪维宇, 徐世鹏

单位：1. 上海理工大学机械工程学院 上海 200093;2. 京都大学大学院工学研究科 京都 6158540 日本;3. 大连理工大学运载工程与力学学部 大连 116024;4. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640

关键词：拓扑优化,贴体网格,并行计算,高分辨率,水平集；

基金：国家自然科学基金(51975380,52005337);中国博士后科学基金(2020M681346);日本学术振兴会(JSPS)(JP21J13418)资助项目。

针对高分辨率三维结构拓扑优化中计算成本高的问题,提出一种基于水平集方法融合自适应贴体网格的拓扑优化并行计算新框架。通过水平集函数零等值面,清晰描述优化结果边界,实现了“所见即所得”的拓扑优化设计结果;并在每一迭代步中基于该等值面进行网格重构,加密边界周围网格,稀疏其余区域内网格,从而大幅减少了网格数量,有效降低计算成本;在计算过程中通过对网格进行分割,并指派给不同的CPU进行计算,实现并行计算,可以有效处理大规模计算问题。该框架基于开源软件FreeFEM,Mmg和PETSc进行开发,以经典的刚度问题为例,在工作站平台上,求解网格规模达380万的数值算例,验证该方法的高效性。

来源：2022年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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