双向渐进结构拓扑优化在ABAQUS MATLAB平台中的集成实现

研究了双向渐进结构拓扑优化方法在ABAQUS-MATLAB平台中的集成实现。拓扑优化是一种在给定设计域内寻找最优材料布局的计算方法，目的是在满足设计约束的前提下，最大化或最小化目标函数。目前，MATLAB平台上进行的结构拓扑优化研究多为二维结构，侧重于新优化算法的开发及教育应用。重点探讨了在ABAQUS-MATLAB平台中实现双向渐进结构拓扑优化方法的关键技术问题。根据ABAQUS的有限元分析过程及BESO方法的原理，设计了整体方案，并将集成实现分为三个部分：ABAQUS中的有限元分析、MATLAB中的优化求解、ABAQUS与MATLAB之间的数据交换。通过BESO方法，MATLAB对ABAQUS模型进行拓扑优化，并将优化结果返回到ABAQUS中。文章详细介绍了A2M工具的使用，以及MATLAB中BESO方法程序的实现和循环功能。最后，展示了二维及三维模型的拓扑优化应用，并与ABAQUS中使用Python的BESO方法进行了效率对比，证明了该方法在应用性与效率上的优势。成果为结构拓扑优化领域的研究和应用提供了有价值的参考，具有较高的理论与实践意义。