Оптимізація топології на основі густини енергії деформації із використанням SIMP та локальних критеріїв руйнування для конструкцій із бетону, надрукованого методом 3D-друку - Калмиков, Олег; Дем’яненко, Іван; Потапов, Сергій; Алатаєв, Джамалдій (Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво, 2025)
У статті запропоновано метод оптимізації топології крихких матеріалів на основі густини енергії деформації, з орієнтацією на застосування до бетонних конструкцій, виготовлених методом 3D-друку. На основі підходу SIMP (ізотропний твердий матеріал з пеналізацією), метод інтегрує локальний критерій руйнування, побудований на моделі граничної енергії деформації типу Лоде–Надаі. Запропонований критерій враховує напружений стан через девіаторні інваріанти деформацій, що дозволяє адаптуватися до умов розтягування, стиску чи зсуву на рівні окремих елементів сітки. Уведено механізм «блокування пам’яті», який незворотно зберігає ті елементи, що перевищили локальний поріг граничної енергії, що забезпечує конструктивну надійність і запобігає нестабільному видаленню матеріалу. Чисельна реалізація виконана у середовищі скінченних елементів FEniCS, що забезпечує повну гнучкість у визначенні матеріальних моделей та алгоритмів розв’язання. Продемонстровано ефективність методу на прикладі плити, консольної балки та фундаментного блоку — оптимізовані конфігурації забезпечують реалізовані конструкції зі зменшеним об’ємом матеріалу і підвищеною стійкістю до руйнування. Результати свідчать про те, що енергетичний підхід дозволяє отримувати більш фізично обґрунтовані рішення порівняно з традиційною оптимізацією за критерієм комплаєнсу, особливо для матеріалів із низькою міцністю на розтяг.