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- Die Topologieoptimierung ist ein computerbasiertes Verfahren, durch welches eine günstige Grundgestalt (Topologie) für Bauteile unter mechanischer Belastung berechnet werden kann. Sie wird im Bauingenieurwesen, der Luft- und Raumfahrttechnik, im Automobil- und Fahrzeugbau und in anderen Sparten des Maschinenbaus eingesetzt. Auf Grund des Top-Down-Ansatzes zur Reduktion nicht benötigten Materials, ist die Topologieoptimierung verwandt mit der Bionik, die sich mit der Nachahmung der Natur beschäftigt. Ausgangspunkt des Verfahrens ist ein geometrischer Körper, welcher den Raum darstellt, der für das zu entwickelnde Bauteil maximal zur Verfügung gestellt werden soll. Dieser Körper wird als „Bauraum“ bezeichnet. Die Berechnung zeigt auf, welche Partien des Bauraums mit Werkstoff belegt werden sollen. Für den Berechnungsablauf muss wiederholt die Beanspruchungsverteilung im Bauraum bestimmt werden. Dazu setzen Programme zur Topologieoptimierung heute üblicherweise die Finite-Elemente-Methode (FEM) ein. Während einige Implementierungen eigene Module für die FEM-Berechnung enthalten, ist für andere die Einbindung eines externen FEM-Programms erforderlich. (de)
- L'optimisation topologique est une méthode mathématique (et logicielle) qui permet de trouver la répartition de matière optimale dans un volume donné soumis à des contraintes. Elle se distingue notamment de l'optimisation de forme qui ne fait varier que la frontière de la pièce, qu'il faut avoir dessinée au départ. Les méthodes d'optimisation topologiques connues à ce jour permettent d'optimiser la résistance élastico-mécanique, la conductivité thermique ou certains problèmes d'écoulement fluide. (fr)
- Topology optimization (TO) is a mathematical method that optimizes material layout within a given design space, for a given set of loads, boundary conditions and constraints with the goal of maximizing the performance of the system. Topology optimization is different from shape optimization and sizing optimization in the sense that the design can attain any shape within the design space, instead of dealing with predefined configurations. The conventional topology optimization formulation uses a finite element method (FEM) to evaluate the design performance. The design is optimized using either gradient-based mathematical programming techniques such as the optimality criteria algorithm and the or non gradient-based algorithms such as genetic algorithms. Topology optimization has a wide range of applications in aerospace, mechanical, bio-chemical and civil engineering. Currently, engineers mostly use topology optimization at the concept level of a design process. Due to the free forms that naturally occur, the result is often difficult to manufacture. For that reason the result emerging from topology optimization is often fine-tuned for manufacturability. Adding constraints to the formulation in order to increase the manufacturability is an active field of research. In some cases results from topology optimization can be directly manufactured using additive manufacturing; topology optimization is thus a key part of design for additive manufacturing. (en)
- A otimização de topologia (OT) é um método matemático que otimiza o layout do material dentro de um determinado espaço de projeto, para um determinado conjunto de cargas, condições de contorno e restrições com o objetivo de maximizar o desempenho do sistema. OT é diferente de e otimização de dimensionamento no sentido de que o design pode atingir qualquer forma dentro do espaço de design, em vez de lidar com configurações predefinidas. A formulação OT convencional usa um método de elementos finitos (MEF) para avaliar o desempenho do projeto. O projeto é otimizado usando técnicas de programação matemática baseadas em gradiente, como o algoritmo de critérios de otimização, e o ou algoritmos não baseados em gradiente, como algoritmos genéticos. A Otimização da Topologia possui uma ampla gama de aplicações na engenharia aeroespacial, mecânica, bioquímica e civil. Atualmente, os engenheiros usam principalmente a OT no nível de conceito de um processo de design. Devido às formas livres que ocorrem naturalmente, o resultado é muitas vezes difícil de fabricar. Por esse motivo, o resultado emergente da OT é freqüentemente ajustado para a capacidade de fabricação. Adicionar restrições à formulação a fim de aumentar a capacidade de fabricação é um campo ativo de pesquisa. Em alguns casos, os resultados da OT podem ser fabricados diretamente usando a manufatura aditiva; OT é, portanto, uma parte fundamental do design para manufatura aditiva. (pt)
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- Design solution and pressure field for Re=10 (en)
- Design solution and pressure field for Re=40 (en)
- Design solution and velocity field for Re=1 (en)
- Design solution and velocity field for Re=5 (en)
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- Design solutions for different Reynolds number for a wall inserted in a channel with a moving fluid. (en)
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- Fluid-Structure-Interaction-Topology-Optimization-2.png (en)
- Fluid-structure-interaction-pressure-field-topology-optimization.png (en)
- Fluid-structure-interaction-pressure-field-topology-optimization-4.png (en)
- Fluid-Structure-Interaction-Topology-Optimization-1.png (en)
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- L'optimisation topologique est une méthode mathématique (et logicielle) qui permet de trouver la répartition de matière optimale dans un volume donné soumis à des contraintes. Elle se distingue notamment de l'optimisation de forme qui ne fait varier que la frontière de la pièce, qu'il faut avoir dessinée au départ. Les méthodes d'optimisation topologiques connues à ce jour permettent d'optimiser la résistance élastico-mécanique, la conductivité thermique ou certains problèmes d'écoulement fluide. (fr)
- Die Topologieoptimierung ist ein computerbasiertes Verfahren, durch welches eine günstige Grundgestalt (Topologie) für Bauteile unter mechanischer Belastung berechnet werden kann. Sie wird im Bauingenieurwesen, der Luft- und Raumfahrttechnik, im Automobil- und Fahrzeugbau und in anderen Sparten des Maschinenbaus eingesetzt. Auf Grund des Top-Down-Ansatzes zur Reduktion nicht benötigten Materials, ist die Topologieoptimierung verwandt mit der Bionik, die sich mit der Nachahmung der Natur beschäftigt. (de)
- Topology optimization (TO) is a mathematical method that optimizes material layout within a given design space, for a given set of loads, boundary conditions and constraints with the goal of maximizing the performance of the system. Topology optimization is different from shape optimization and sizing optimization in the sense that the design can attain any shape within the design space, instead of dealing with predefined configurations. (en)
- A otimização de topologia (OT) é um método matemático que otimiza o layout do material dentro de um determinado espaço de projeto, para um determinado conjunto de cargas, condições de contorno e restrições com o objetivo de maximizar o desempenho do sistema. OT é diferente de e otimização de dimensionamento no sentido de que o design pode atingir qualquer forma dentro do espaço de design, em vez de lidar com configurações predefinidas. (pt)
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- Topologieoptimierung (de)
- Optimisation topologique (fr)
- Topology optimization (en)
- Otimização de topologia (pt)
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