Shape optimization method for strength design problem of microstructures in a multiscale structure

均质化(气候) 缩小 拉格朗日乘数 微观结构 数学优化 压力(语言学) 形状优化 数学 结构工程 材料科学 有限元法 复合材料 工程类 语言学 生物 生态学 生物多样性 哲学
作者
Mihiro TORISAKI,Masatoshi SHIMODA,Musaddiq Al Ali
出处
期刊:International Journal for Numerical Methods in Engineering [Wiley]
卷期号:124 (8): 1748-1772 被引量:14
标识
DOI:10.1002/nme.7186
摘要

Abstract In this paper, we propose a solution to a shape optimization problem for the strength design of periodic microstructures in multiscale structures. Two maximum stress minimization problems are addressed: minimization of maximum microstructural stress and minimization of maximum macrostructural stress. The homogenization method is used to bridge the macrostructure and the microstructure and to calculate local microstructural stress. By replacing the maximum stress value with a Kreisselmeier‐Steinhauser function, the difficulty of nondifferentiability of maximum stress is avoided. Each strength design problem is formulated as a distributed parameter optimization problem subject to an area constraint including the whole microstructure. The shape gradient functions for both problems are derived using Lagrange's undetermined multiplier method, the material derivative method, and the adjoint variable method. The H 1 gradient method is used to determine the unit cell shapes of the microstructure, while reducing the objective function and maintaining smooth design boundaries. In the numerical examples, the optimal shapes obtained for minimization of the maximum local stress of the microstructure and the macrostructure are compared and discussed. The results confirm the effectiveness of the microstructure shape optimization method for the two strength design problems of multiscale structures.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
karyoter完成签到,获得积分10
1秒前
KYTYYDS发布了新的文献求助10
2秒前
安静一曲完成签到 ,获得积分10
2秒前
立冬完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
飘逸的笑白完成签到 ,获得积分10
3秒前
qingg发布了新的文献求助20
3秒前
风信子完成签到,获得积分10
3秒前
阿南完成签到 ,获得积分10
4秒前
优美的明辉完成签到 ,获得积分10
6秒前
努力的欢欢完成签到,获得积分10
6秒前
随随完成签到 ,获得积分10
6秒前
bb完成签到,获得积分10
6秒前
Leo完成签到,获得积分10
7秒前
cheng程完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
知性的雅彤完成签到,获得积分10
8秒前
英勇哈密瓜数据线完成签到,获得积分10
8秒前
平淡初雪完成签到,获得积分10
8秒前
灯灯完成签到,获得积分10
9秒前
Vincent完成签到,获得积分10
9秒前
前夜发布了新的文献求助200
10秒前
Valade完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
xiaoze完成签到 ,获得积分10
11秒前
zhuwjun完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
hhh完成签到,获得积分10
12秒前
颜凡桃完成签到,获得积分10
12秒前
咸咸完成签到 ,获得积分10
12秒前
漂亮天真完成签到,获得积分10
13秒前
樟木头发布了新的文献求助10
14秒前
caianao完成签到,获得积分10
15秒前
siqilinwillbephd完成签到,获得积分20
16秒前
爬行风完成签到,获得积分10
16秒前
风起完成签到,获得积分10
16秒前
Aaaapear完成签到,获得积分10
18秒前
MHY完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
火星上的铃铛完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
The SAGE Dictionary of Qualitative Inquiry 610
Signals, Systems, and Signal Processing 610
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6344999
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8159689
关于积分的说明 17157341
捐赠科研通 5401079
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2860664
邀请新用户注册赠送积分活动 1838525
关于科研通互助平台的介绍 1688041