A novel numerical manifold method and its application in parameterized LSM-based structural topology optimization

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作者
Shanyao Deng,Shengyu Duan,Pan Wang,Wen Wang
出处
期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering [Elsevier]
卷期号:418: 116457-116457
标识
DOI:10.1016/j.cma.2023.116457
摘要

In this paper, a high-efficiency structural topology optimization framework based on combination of numerical manifold method (NMM) and parameterized level set method (PLSM) is established. The NMM uses two cover systems to discretize the model, which can accurately represent the complex boundary of the design domain. A new numerical manifold element has been derived for the application of NMM in PLSM-based optimization. To obtain enhanced accuracy for structural analysis, a multilevel subdivision technique for numerical manifold element generation is presented, and the related numerical integration scheme coupled with the interpolation point selection strategy is provided. For the proposed topology optimization, the new update method of element stiffness matrix is exclusively formulated as well as the calculation method of volume fraction. Some representative structural optimization problems demonstrate that the proposed structural topology optimization method is very effective for two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) structural topology optimization problems.
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