| 摘要 |
多數的拓樸最佳化問題都是給定體積限制式，在設計領域之內搜尋最佳化的拓樸形狀使之滿足體積限制式與最小化結構應變能。然而此種設計模式與工程實務設計有所差異：因為實務設計中往往含有功能限制式，且對工程師而言，所謂的「最佳體積」應該是未知。本研究提出功能導向結構拓樸最佳化設計（performance-based topology optimization），在給定的功能限制式（functional constraints）之下，於設計領域之內搜尋最佳化的拓樸形狀使之滿足最小化結構應變能。其對應的物理意義為協助決定最小化結構應變能，以及滿足功能限制式下之設計體積。為此本文提出演進交換法（evolutionary switching method），該法可自動調整體積以及材料分佈，使之滿足功能限制式與最小化應變能，並結合有限元素商業軟體ABAQUS將其開發完成。數值實例顯示在功能導向結構拓樸最佳化設計問題中，最佳拓樸形狀只要由載重的分佈形式所決定，而位移限制式主要決定最終的體積。此外，位移限制式所指定的位置對最終的拓樸形狀亦會造成影響，而演進交換法可針對多重位移限制式拓樸最佳化問題提供一個保守設計的答案。 |
中心技術報告