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阎军,许琦,张起,范志瑞,杜洪泽,耿东岭,阎琨,牛斌.人工智能在结构拓扑优化领域的现状与未来趋势[J].计算力学学报,2021,38(4):412~422
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人工智能在结构拓扑优化领域的现状与未来趋势
Current and future trends of artificial intelligence in the field of structural topology optimization
投稿时间:2021-05-15  修订日期:2021-06-08
DOI:10.7511/jslx20210517401
中文关键词:  结构拓扑优化  人工智能  机器学习  深度学习
英文关键词:structural topology optimization  artificial intelligence  machine learning  deep learning
基金项目:国家自然科学基金(U1906233;11732004;51975087);山东省重点研发计划(2019JZZY010801);中央高校基本科研业务费专项资金(DUT20ZD213;DUT20LAB308)资助项目.
作者单位E-mail
阎军 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024  
许琦 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024  
张起 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024  
范志瑞 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024  
杜洪泽 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024  
耿东岭 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024  
阎琨 大连理工大学 化工学院, 大连 116024  
牛斌 大连理工大学 机械工程学院, 大连 116024 niubin@dlut.edu.cn 
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中文摘要:
      结构优化,特别是结构拓扑优化,受到学术界和工业界的广泛关注。通过发展不同的拓扑优化算法,实现了众多具有卓越力学、热学和声学等多学科性能的最优拓扑构型创新设计。然而传统的拓扑优化方法在处理大规模的拓扑优化问题的迭代过程中往往需要多次大规模有限元分析,面临巨大计算量的挑战。近年来,以机器学习为代表的人工智能方法的迅猛发展,成为拓扑优化最具有发展前景的新学科方向。通过将人工智能算法与拓扑优化框架结合,使得拓扑优化的效率大幅提高,同时也为实时拓扑优化的实现提供了可能。本文通过回顾近十年来基于机器学习拓扑优化方法研究的一些重要进展,对截止目前的研究现状进行了简要介绍。由于论文篇幅有限,本综述不涉及该领域的全部文献,其综述范围有限,且与作者本人的研究兴趣密切相关。
英文摘要:
      Structural optimization, especially structural topology optimization, has received extensive attention from academia and industry. Through the development of different topology optimization algorithms, many innovative designs of optimal topology configurations with excellent multi-disciplinary performance such as in mechanical science, thermal science, and acoustics have been realized. However, traditional topology optimization methods often require thousands of iterative steps when dealing with large-scale topology optimization problems, and face the challenge of high computational complexity due to large-scale finite element analyses. In recent years with the rapid development of artificial intelligence methods represented by machine learning, artificial intelligence-based topology optimization has become the most promising new research direction. By combining artificial intelligence algorithms with the topology optimization framework, the efficiency of structural topology optimization is greatly improved, and at the same time, it is possible to achieve a real-time topology optimization design. This paper reviews some major advances in the research of topology optimization methods based on machine learning in the past ten years, and briefly introduces the state of the art up to now. Due to the limited space of the paper, this review does not involve the complete literature in this field, and its review scope is limited closely to the author's own research interests.
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