دست یابی به خواص بهینه مکانیکی مدول برشی، مدول حجمی و سفتی محوری با استفاده از بهینه سازی توپولوژی

از سالیان نه چندان دور و به خصوص اخیرا، ایجاد موادی مطلوب چه از لحاظ مواد تشکیل دهنده و چه با خواص مورد انتظار از سوی متخصصین پیگیری می شده است. در این بین ریزساختار ها به جهت حالت بهینه و دقت محاسبات مورد توجه بوده اند. ریزساختار ها همان مواد ناهمگنی هستند که طی یک فرآیند بهینه سازی معماری های ساختارشان بهینه می شود. در این مقاله فرآیند بهینه سازی توپولوژی برای طراحی ریزساختار چندفازی الاستیک با استفاده از فاکتور جبران سازی و روش همگن سازی عددی پیاده سازی می شود. طی این مطالعه بهینه سازی عددی با اعمال محاسبات روی متغیرهای طراحی متشکل از درصد حجمی هر فاز در هر المان انجام می گیرد. روش حل مسئله بهینه سازی توپولوژی مبتنی بر تقسیم به چند سری زیرمسئله بهینه سازی دو فازی است که وظیفه انجام آن با یک عمل گر مرسوم دوفازی به عنوان یک عمل گر درون فضای بهینه سازی است. در این پژوهش به مقدارهایی برابر ۷۲۶۴/۰ ،۰.۴۴۴۷ و ۰.۳۰۰۸ برای خاصیت های مدول برشی، حجمی و سفتی محوری دست پیدا کردیم. در یک دید کلی، میزان محاسبات و دشواری مسئله به تعداد فازهای شرکت کننده در فرآیند طراحی ساختار وابسته است. تا پیش از این مطالعه برای ریزساختارهای متناوب، متقارن و دوفازی به این سوال پاسخ داده شده است. طی مطالعه حاضر ما با تشکیل تانسورهای خواص مواد به صورت تابعی از درصد حجمی به مسئله طرح شده پاسخ می دهیم. این راه حل با تعریف یک فضای طراحی و میدانی منظم از مرزهای بالا و پایین دستگاه متخصات محلی انجام می گیرد. مرزهایی که حفظ آن ها موجب انسجام و استانداردسازی برای کارهای بعدی در زمینه طراحی ریزساختارهای چندفازی است.

کلیدواژه ها:

ریزساختارهای چندفازی ، سلول پایه متناوب ، همگن سازی عددی ، بهینه سازی توپولوژی