摘要
本研究提出了一种受骨骼重塑原理启发的优化工具，旨在解决桁架拓扑优化所带来的高计算成本问题。此外，还提出了一种基于主力的新结构分析方法，以克服运动稳定性问题。该优化策略分为两个阶段来获取最优拓扑结构：在第一阶段，系统中的冗余构件被过滤掉，以确定“主要候选构件”；在第二阶段，通过这些精选的构件得出最终拓扑结构。该算法通过在设计空间中模拟将骨基质的质量变化率与机械刺激联系起来的生物过程，从而实现高效搜索。数值结果表明该方法具有较高的精度——以2D Michell 桁架为例，其与解析解的偏差仅为1.02%。实验结果与参考研究高度一致，在某些情况下，该方法能够提供与基准测试中相同的重量和刚度的替代拓扑结构。与现有文献中的方法相比，所提出的方法在计算效率上取得了显著提升，对于大型系统而言，处理时间可缩短10倍至超过250倍。
