Geometry-Driven Design of Morphable Surface Structures Using Topology Optimization and Circle Packing

拓扑优化 拓扑(电路) 曲面(拓扑) 几何学 计算机科学 圆形填料 工程制图 工程类 结构工程 数学 有限元法 电气工程
作者
Lingfeng Gao,Xiaoping Zhu,Masato Tanaka,Yuyang Song,Yuqing Zhou,Xianfeng Gu,Shikui Chen
出处
期刊:Journal of Mechanical Design [American Society of Mechanical Engineers]
卷期号:: 1-14
标识
DOI:10.1115/1.4067921
摘要

Abstract This paper introduces a new computational framework for modeling and designing morphable surface structures based on an integrated approach that leverages circle packing for surface representation, conformal mapping to link local and global kinematics, and topology optimization for actuator design. The framework utilizes a unique strategy of employing optimized compliant actuators as the basic building blocks of the morphable surface. These actuators, designed as circular elements capable of modifying their radius and curvature, are optimized using level-set topology optimization, considering both kinematic performance and structural stiffness. Circle packing is employed to represent the surface geometry, while conformal mapping guides the kinematic analysis, ensuring alignment between local actuator motions and desired global surface transformations. The design process involves mapping optimized component designs back onto the circle packing representation, facilitating coordinated control and achieving harmony between local and global geometries. This leads to efficient actuation and enables precise control over the surface morphology. The effectiveness of the proposed framework is demonstrated through two numerical examples, showcasing its capability to design complex, morphable surfaces with potential applications in fields requiring dynamic shape adaptation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
甜美凝芙发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
mini发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
不会摸鱼的研究生不是好研究生完成签到 ,获得积分10
3秒前
lily发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
隐形的小鸽子完成签到 ,获得积分10
5秒前
小欣发布了新的文献求助10
5秒前
所所应助Xx采纳,获得10
6秒前
7秒前
yhx发布了新的文献求助10
7秒前
未来完成签到,获得积分10
8秒前
Fighting发布了新的文献求助10
9秒前
libby完成签到,获得积分10
10秒前
Treeone发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
xxt完成签到,获得积分10
11秒前
kylie发布了新的文献求助10
12秒前
怡然的乘风完成签到 ,获得积分10
13秒前
6wt完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
Xx完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
zhy完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
草中有粑粑完成签到,获得积分10
20秒前
灵巧飞飞发布了新的文献求助10
21秒前
飞快的冰之完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
dontcrybaby完成签到 ,获得积分10
22秒前
小二郎应助polystyrene采纳,获得10
25秒前
成就的绯发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
FJ完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
雨水发布了新的文献求助40
26秒前
fffff完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451667
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263408
关于积分的说明 17608174
捐赠科研通 5516304
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903709
邀请新用户注册赠送积分活动 1880647
关于科研通互助平台的介绍 1722664