在制造约束条件下对纤维增强结构进行设计优化

《Polymer Composites》：Design Optimization of Fiber-Reinforced Structures With Intervening a Manufacturing Constraint

高效纤维路径规划结合水平集方法和网格动态表示（MDR）提升复合材料机械性能，通过设计变量控制初始路径几何位置，可视化分析确定局部和全局最优解，并成功解决含曲率约束的最小柔性优化问题，所有算法均采用商业软件实现。

　　

摘要

高效的纤维路径规划在提升复合材料的机械性能方面起着关键作用。本研究利用水平集方法和网格动态表示（MDR）提出了一种新的纤维路径生成与优化方法。首先，在网格上定义一个参考纤维方向，然后使用水平集表示每层中的纤维网络，从而确定纤维路径。该方法被应用于解决一个优化问题——具体来说是一个最小柔度问题——通过迭代修改结构以在给定约束条件下实现最大刚度。设计过程中，关键的设计变量用于控制初始路径的位置和几何形状，并通过分析设计空间的可视化表示来识别局部和全局最优解。此外，本研究还解决了包含曲率约束的优化问题，证明了所提出方法的有效性。所有计算算法均使用商业软件工具实现，确保了其实用性和可扩展性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。