Topology Optimization

Author: Martin Philip Bendsoe
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3662050862
Format: PDF, Mobi
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The topology optimization method solves the basic enginee- ring problem of distributing a limited amount of material in a design space. The first edition of this book has become the standard text on optimal design which is concerned with the optimization of structural topology, shape and material. This edition, has been substantially revised and updated to reflect progress made in modelling and computational procedures. It also encompasses a comprehensive and unified description of the state-of-the-art of the so-called material distribution method, based on the use of mathematical programming and finite elements. Applications treated include not only structures but also materials and MEMS.

Fertigungsgerechte Bauteilgestaltung in der Topologieoptimierung auf Grundlage einer integrierten Gie simulation

Author: Thilo Franke
Publisher: Logos Verlag Berlin GmbH
ISBN: 3832547088
Format: PDF, Kindle
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In der Konzeptphase stellt die Topologieoptimierung ein verbreitetes, automatisiertes Entwicklungswerkzeug dar, um in wenigen Schritten aus den Bauteilanforderungen einen ersten Entwurf mit vielen geometrischen Freiheitsgraden zu generieren und Gewicht zu reduzieren. Insbesondere die Automobilindustrie unternimmt aufgrund gesetzlicher Vorgaben und Umweltzielen große Leichtbauanstrengungen. Neben automatisierten Entwicklungswerkzeugen ist ein weiteres Mittel die Verwendung von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Topologieoptimierung mit integrierter Gießsimulation zur optimalen Auslegung von gegossenen Aluminiumkomponenten. Mit Hilfe der neu entwickelten Optimierungsmethodik ist die Einhaltung vieler relevanter Anforderungen an Gussbauteile bezüglich des mechanischen sowie des Herstellverhaltens möglich und Gewicht und Entwicklungszeit können eingespart werden. Durch die direkte Umsetzbarkeit der Optimierungsergebnisse wird ein durchgängiger Entwicklungsprozess möglich.

Topology Optimization Theory for Laminar Flow

Author: Yongbo Deng
Publisher: Springer
ISBN: 9811046875
Format: PDF, ePub, Docs
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This book presents the topology optimization theory for laminar flows with low and moderate Reynolds numbers, based on the density method and level-set method, respectively. The density-method-based theory offers efficient convergence, while the level-set-method-based theory can provide anaccurate mathematical expression of the structural boundary. Unsteady, body-force-driven and two-phase properties are basic characteristics of the laminar flows. The book discusses these properties, which are typical of microfluidics and one of the research hotspots in the area of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS), providing an efficient inverse design approach for microfluidic structures. To demonstrate the applications of this topology optimization theory in the context of microfluidics, it also investigates inverse design for the micromixer, microvalve and micropump, which are key elements in lab-on-chip devices.

Wissenschaftliches Rechnen mit MATLAB

Author: Alfio Quarteroni
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3540293078
Format: PDF, ePub, Mobi
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Aus den Rezensionen der englischen Auflage: Dieses Lehrbuch ist eine Einführung in das Wissenschaftliche Rechnen und diskutiert Algorithmen und deren mathematischen Hintergrund. Angesprochen werden im Detail nichtlineare Gleichungen, Approximationsverfahren, numerische Integration und Differentiation, numerische Lineare Algebra, gewöhnliche Differentialgleichungen und Randwertprobleme. Zu den einzelnen Themen werden viele Beispiele und Übungsaufgaben sowie deren Lösung präsentiert, die durchweg in MATLAB formuliert sind. Der Leser findet daher nicht nur die graue Theorie sondern auch deren Umsetzung in numerischen, in MATLAB formulierten Code. MATLAB select 2003, Issue 2, p. 50. [Die Autoren] haben ein ausgezeichnetes Werk vorgelegt, das MATLAB vorstellt und eine sehr nützliche Sammlung von MATLAB Funktionen für die Lösung fortgeschrittener mathematischer und naturwissenschaftlicher Probleme bietet. [...] Die Präsentation des Stoffs ist durchgängig gut und leicht verständlich und beinhaltet Lösungen für die Übungen am Ende jedes Kapitels. Als exzellenter Neuzugang für Universitätsbibliotheken- und Buchhandlungen wird dieses Buch sowohl beim Selbststudium als auch als Ergänzung zu anderen MATLAB-basierten Büchern von großem Nutzen sein. Alles in allem: Sehr empfehlenswert. Für Studenten im Erstsemester wie für Experten gleichermassen. S.T. Karris, University of California, Berkeley, Choice 2003.

III European Conference on Computational Mechanics

Author: C. A. Mota Soares
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1402053703
Format: PDF, Kindle
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III European Conference on Computational Mechanics: Solids, Structures and Coupled Problem in Engineering Computational Mechanics in Solid, Structures and Coupled Problems in Engineering is today a mature science with applications to major industrial projects. This book contains the edited version of the Abstracts of Plenary and Keynote Lectures and Papers, and a companion CD-ROM with the full-length papers, presented at the III European Conference on Computational Mechanics: Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering (ECCM-2006), held in the National Laboratory of Civil Engineering, Lisbon, Portugal 5th - 8th June 2006. The book reflects the state-of-art of Computation Mechanics in Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering and it includes contributions by the world most active researchers in this field.

Topology Optimization of Compliant Mechanisms

Author: Xianmin Zhang
Publisher: Springer
ISBN: 9811304327
Format: PDF, Mobi
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This book covers various topics regarding the design of compliant mechanisms using topology optimization that have attracted a great deal of attention in recent decades. After comprehensively describing state-of-the-art methods for designing compliant mechanisms, it provides a new topology optimization method for finding new flexure hinges. It then presents several attempts to obtain distributed compliant mechanisms using the topology optimization method. Further, it discusses a Jacobian-based topology optimization method for compliant parallel mechanisms, and introduces readers to the topology optimization of compliant mechanisms, taking into account geometrical nonlinearity and reliability. Providing a systematic method for topology optimization of flexure hinges, which are essential for designing compliant mechanisms, the book offers a valuable resource for all readers who are interested in designing compliant mechanism-based positioning stages. In addition, the methods for solving the de facto hinges in topology optimized compliant mechanisms will benefit all engineers seeking to design micro-electro-mechanical system (MEMS) structures.

Modeling Solving and Application for Topology Optimization of Continuum Structures ICM Method Based on Step Function

Author: Yunkang Sui
Publisher: Butterworth-Heinemann
ISBN: 0128126566
Format: PDF, ePub, Mobi
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Modelling, Solving and Applications for Topology Optimization of Continuum Structures: ICM Method Based on Step Function provides an introduction to the history of structural optimization, along with a summary of the existing state-of-the-art research on topology optimization of continuum structures. It systematically introduces basic concepts and principles of ICM method, also including modeling and solutions to complex engineering problems with different constraints and boundary conditions. The book features many numerical examples that are solved by the ICM method, helping researchers and engineers solve their own problems on topology optimization. This valuable reference is ideal for researchers in structural optimization design, teachers and students in colleges and universities working, and majoring in, related engineering fields, and structural engineers. Offers a comprehensive discussion that includes both the mathematical basis and establishment of optimization models Centers on the application of ICM method in various situations with the introduction of easily coded software Provides illustrations of a large number of examples to facilitate the applications of ICM method across a variety of disciplines

Numerische Verfahren der nichtlinearen Optimierung

Author: Peter Spellucci
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3034872143
Format: PDF, ePub
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Dieses Lehrbuch bietet eine umfassende Darstellung derjenigen Verfahren zur Lösung nichtlinearer Optimierungsprobleme, die nach dem gegen- wärtigen Wissensstand als zuverlässig und effizient gelten. Es führt den Leser von den theoretischen Grundlagen bis auf den Stand der gegen- wärtigen Forschung. Dabei werden nur mathematische Vorkenntnisse vorausgesetzt, wie sie das Grundstudium sowohl für Mathematiker als auch für mathematisch orientierte Anwender üblicherweise bereitstellt. Neben einer sorgfältigen Erarbeitung der Konvergenzeigenschaften der Verfahren werden auch wichtige Details der Implementierung diskutiert. Das Buch enthält zahlreiche durchgerechnete Beispiele und Illustrationen, die dem Leser eine bessere Vorstellung über die Vorgehensweise und Leistungsfähigkeit der Verfahren vermitteln können. Zahlreiche Übungs- aufgaben verschiedenen Schwierigkeitsgrades ermöglichen dem Leser die Kontrolle seines Verständnisses. Das vorgelegte Werk geht sowohl in der Breite des behandelten Stoffes als auch in der Tiefe der mathematischen Analyse über die bestehenden Lehrbücher hinaus. Für die meisten Verfahren werden detailliert ausgearbeitete Konvergenzbeweise angegeben. Eine Fülle von Resultaten aus den letzten 10 Jahren erscheint hier zum ersten Mal in Buchform. Neben in Handrechnung nachvollziehbare einfache Beispiele treten ausgearbeitete Anwendungsbeispiele aus der Praxis.

Ma und Integral

Author: Martin Brokate
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 303460646X
Format: PDF, ePub, Docs
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Der Integralbegriff in seiner Ausprägung durch Henri Lebesgue ist ein grundlegendes Werkzeug in der modernen Analysis, Numerik und Stochastik. Für Lehrveranstaltungen zu diesen Gebieten der Mathematik bereiten die Autoren wesentliche Sachverhalte in kompakter Weise auf. Das Buch liefert Orientierung und Material für verschiedene Varianten zwei- oder vierstündiger Lehrveranstaltungen. In einem ergänzenden Abschnitt werden um den Begriff der Konvexität herum Verbünde zur Funktionalanalysis hergestellt.

Functional Analysis and Applied Optimization in Banach Spaces

Author: Fabio Botelho
Publisher: Springer
ISBN: 3319060740
Format: PDF, ePub, Mobi
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​This book introduces the basic concepts of real and functional analysis. It presents the fundamentals of the calculus of variations, convex analysis, duality, and optimization that are necessary to develop applications to physics and engineering problems. The book includes introductory and advanced concepts in measure and integration, as well as an introduction to Sobolev spaces. The problems presented are nonlinear, with non-convex variational formulation. Notably, the primal global minima may not be attained in some situations, in which cases the solution of the dual problem corresponds to an appropriate weak cluster point of minimizing sequences for the primal one. Indeed, the dual approach more readily facilitates numerical computations for some of the selected models. While intended primarily for applied mathematicians, the text will also be of interest to engineers, physicists, and other researchers in related fields.