Исследователи Массачусетского технологического института разработали систему автоматизированного проектирования, позволяющую корректировать форму конструкции непосредственно в процессе топологической оптимизации
В одном из расчётных примеров предложенный подход повысил критическую нагрузку потери устойчивости на 39% по сравнению с базовым методом, увеличив время проектирования примерно на 15 секунд, сообщает MIT News в публикации от 13 ноября 2026 года.
Научная статья с результатами исследования опубликована 10 ноября в журнале Communications Engineering.
Топологическая оптимизация применяется для поиска рационального распределения материала в конструкции при заданных нагрузках и ограничениях.
Компьютерный алгоритм постепенно удаляет материал из менее нагруженных областей и сохраняет его там, где это необходимо для обеспечения требуемых характеристик.
Такой подход способен формировать сложную геометрию, в которой количество материала уменьшается без соответствующего снижения расчётной эффективности.
Однако полученные формы нередко оказываются неудобными для изготовления или требуют дополнительных изменений при переходе от расчётной модели к реальной конструкции.
Ещё одна проблема заключается в том, что инженер обычно оценивает результат после завершения длительного вычислительного процесса. Если полученная геометрия неудобна для производства, расчёт приходится повторять.
Для решения этой задачи исследователи предложили систему взаимодействия человека и алгоритма во время формирования конструкции.
ИИ-помощник анализирует промежуточную геометрию и выделяет области, в которых пользователь, вероятнее всего, захочет изменить распределение материала.
В основе модели используется нейронная сеть архитектуры U-Net, решающая задачу сегментации изображения конструкции.
Сеть обучали на синтетических наборах данных, отражавших предпочтения условных пользователей. В частности, моделировались решения по изменению самых длинных элементов и наиболее сложных конструктивных соединений.
Алгоритм предлагал области для корректировки, а проектировщик мог увеличивать или уменьшать толщину соответствующих элементов.
По результатам демонстрационных расчётов такой подход позволял получать конструкции, более удобные для изготовления, либо увеличивать их расчётную устойчивость при сжатии.
Экспериментальная часть исследования в основном посвящена вычислительным примерам и моделированию предпочтений пользователя, а не натурным испытаниям готовых мостовых или строительных конструкций.
Потенциально подход может применяться при проектировании строительных конструкций, машиностроительных деталей и других элементов, для которых одновременно важны масса, устойчивость и технологичность изготовления.
Источник: Геоинфо
Login with Google
Комментарии