CONCEPTION OPTIMALE TRIDIMENSIONNELLE DE STRUCTURES ANISOTROPE PAR L’OPTIMISATION TOPOLOGIQUE

Abstract

AbstractThe application of composite materials allows the engineer to easily achieve ultralight structure with higher load capacity. In this manuscript we consider both the topology and the configuration of the fiber in the optimization of a composite material structure. In the optimal design procedure, to achieve a structure with a high performance-cost ratio, the arrangement of the structure (including topology, material and shape, etc.) and the properties of the material in different orthotropicdirections should be designed simultaneously, so the full capacity of the equipment can be used efficiently. An ideal optimal structure must have a good macroscopic arrangement of the material and distributed microscopic properties. This work uses a mathematical formulation of the optimization problem, in which the topology and the arrangement of the fiber are considered simultaneously. The effects of the different properties of the composite material on the optimal topology of the structure are discussed.Optimization of the topology of the structure of the orthotropic material gives good results. All digital examples show the feasibility and validity of our study RésuméL'application de matériaux composites permet à l'ingénieur d'obtenir facilement une structure ultralégère avec une capacité de charge plus élevée. Dans cemanuscritnous considérons à la fois la topologie et la configuration de la fibre dansl’optimisation d’une structure àmatériau composite. Dans la procédure de conception optimale, pour obtenir une structure avec un rapport performance-coût élevé, la disposition de la structure (y compris la topologie, le matériau et la forme, etc.) et lespropriétés du matériau dans différentes directions orthotropesdoivent être conçues simultanément, ainsi la pleine capacité du matériel peut être utilisée efficacement. Une structure optimale idéale doit posséder une bonne disposition macroscopique du matériau et des propriétés microscopiques distribuées. Ce travailutiliseuneformulation mathématique du problème d'optimisation, dans lequel la topologie et la disposition de la fibre sont considérées simultanément. Les effets des différentes propriétés du matériau composite sur la topologie optimale de la structure sont discutés. L'optimisation de la topologie de la structure du matériau orthotrope donne de bons résultats. Tous les exemples numériques montrent la faisabilité et la validité de notre étude