Comparative analysis of two exemplary algorithms for stress-biased topology optimization

openaccess, Vol. 625 (9) 2024 / czwartek, 26 września, 2024

Analiza porównawcza dwóch przykładowych algorytmów optymalizacji topologii o zmodyfikowanym udziale naprężeń o przeciwnych znakach

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.09.05

citation/cytuj: Kowalski D.  Comparative analysis of two exemplary algorithms for stress-biased topology optimization. Materiały Budowlane. 2024. Volume 625. Issue 9. Pages 32-37. DOI: 10.15199/33.2024.09.05

The aim of this publication is a comparative analysis of two representative methods of stress-biased topology optimization. The original pieces of the paper are modifications introduced in order to achieve computations convergence and to reduce the number of input parameters. Finally, both implementations were compared based on several practical application examples and conclusions were drawn from the analysis.

W artykule zaprezentowano analizę porównawczą dwóch reprezentatywnych metod optymalizacji topologii o zmodyfikowanym udziale naprężeń o przeciwnych znakach. Metody te zostały uprzednio zmodyfikowane w celu uzyskania zbieżności obliczeń. Wprowadzono również pewne modyfikacje w celu redukcji liczby parametrów wejściowych, a także porównano obie implementacje na bazie kilku praktycznych przykładów zastosowania oraz wyciągnięto wnioski z przeprowadzonej analizy.
topology optimization; stress bias; numerical methods; multi-material structures; composite structures.

optymalizacja topologii; metody numeryczne; konstrukcje wielomateriałowe; konstrukcje kompozytowe.
  1. Achtziger W. Truss topology optimization including bar properties different for tension and compression. Struct Optimization. 1996; 63–74.
  2.  Querin OM, Victoria M, Martí P. Topology optimization of truss-like continuawith differentmaterial properties in tension and compression. StructMultidiscip O. 2010; https://doi. org/10.1007/s00158-009-0473-2.
  3.  CaiK, Shi J,Wang ZZ. Tension/compression-only optimal stiffness design with displacement constraint. In: 2010 International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, ICICTA 2010. pp 678–681.
  4.  Cai K.Asimple approach to find optimal topology of a continuum with tension-only or compression-only material. Struct Multidiscip O. 2011; https://doi. org/10.1007/s00158-010-0614-7.
  5.  Liu S, Qiao H. Topology optimization of continuum structures with different tensile and compressive properties in bridge layout design. Struct Multidiscip O. 2011; https://doi. org/10.1007/s00158-010-0567-x.
  6.  Victoria M, Querin OM, Marti P. Generation of strut-and-tie models by topology design using differentmaterial properties in tension and compression. StructMultidiscip O. 2011; https://doi.org/10.1007/s00158-011-0633-z.
  7.  Bruggi M, Duysinx P. A stress-based approach to the optimal design of structures with unilateral behavior of material or supports. Struct Multidiscip O. 2013; https://doi. org/10.1007/s00158-013-0896-7.
  8.  Bruggi M. Finite element analysis of no-tension structures as a topology optimization problem. Struct Multidiscip O. 2014; https://doi. org/10.1007/s00158-014-1093-z.
  9.  Bruggi M. A numerical method to generate optimal load paths in plain and reinforced concrete structures. Comput Struct. 2016; https://doi. org/10.1016/j.compstruc. 2016.03.012.
  10.  Gaganelis G, Jantos DR, Mark P, Junker P. Tension/compression anisotropy enhanced topology design. Struct Multidiscip O. 2019; https://doi.org/10.1007/s00158-018-02189-0.
  11.  Smarslik M, Ahrens MA, Mark P. Toward holistic tension- or compression- biased structural designs using topology optimization. Eng Struct. 2019; https://doi.org/10.1016/j.engstruct. 2019.109632.
  12.  Andreassen E, Clausen A, Schevenels M, Lazarov BS, Sigmund O. Efficient topology optimization in MATLAB using 88 lines of code. Struct Multidiscip O. 2011; https://doi. org/10.1007/s00158-010-0594-7.
mgr inż. Damian Kowalski, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0002-0257-7642

mgr inż. Damian Kowalski, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0002-0257-7642

Corespondence address: damian.kowalski@pcz.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.09.05

Article in PDF file

Received: 27.05.2024 / Wpłynął do redakcji: 27.05.2024 r.
Revised: 17.06.2024 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 17.06.2024 r.
Published: 23.09.2024 / Opublikowano: 23.09.2024 r.