优化讲坛 | 三分钟读懂拓扑优化究竟是啥
你们老实告诉我
有多少人真正了解拓扑优化
如果听到这4个字的时候
你的表情是这样的
那么请你不要悲伤难过
好好利用接下来三分钟时间
听我聊一聊拓扑优化
毛主席他老人家教导我们
没有无缘无故的爱
没有无缘无故的恨
人类做任何事都有目的
结构优化的目的
就是以最少的材料
（也可以是最低的造价等）
实现强度、刚度等性能的最优
结构优化一般分为三个层次：
尺寸优化
形状优化
拓扑优化
尺寸优化是在保持结构形状不变的情况下，通过优化截面面积、厚度、直径等参数，寻求结构最佳尺寸与最佳性能的匹配。
比如改变圆孔的直径
形状优化是指改变结构的形状和边界，以寻求结构最理想的边界和几何形状，但不会改变其边界数量。
比如变圆孔为椭圆
尺寸优化和形状优化
光听名字就能理解
然而拓扑优化这4个字
你虽然会读
但不一定知道是什么意思
是不是莫名其妙地有种文盲的感觉
拓扑来源于英语topology的音译
是一门研究几何或空间位置关系的学科
不知道当初是哪位仁兄翻译的
你也太能省事了吧
拿翻译费时良心不会受到谴责吗
关于拓扑优化，科学的解释是：通过材料位置和数量的配置，以及材料布局与结点联结方式的优化，使结构满足应力、位移等约束条件，并将载荷传递到结构支撑位置，寻求结构的某种性能指标达到最优。
看完解释的你是不是更迷糊了
翻译成大白话其实是这样的：拓扑优化是一种材料重新分布的优化方法。即使在同一个零件中，各个部位受力大小也是不一样的，有些地方受力大就堆加材料，有些地方受力小就去除材料，甚至可以完全去除，生成新的边界。
比如下图
在航空航天、船舶交通等领域
拓扑优化广阔天地大有可为
可以减重10%-50%不等
如果拿整容打比方的话
尺寸优化是开眼角
形状优化是拉双眼皮
拓扑优化是重新投胎
您是不是更好理解了？
那么设计拓扑结构一共分几步？
答案是三步
1. 确定优化空间、载荷和约束
2. 拓扑优化计算
3. 拓扑优化结构建模
那么问题来了
一旦拓扑优化生成了大量的边界
怎么把它制造出来呢？
这是一直困扰工程师的难题
如果拓扑优化结构再加上点阵
传统工艺只能表示无能为力了
即使设计再牛X
造不出来也白搭
所以拓扑优化的思想虽然早已有之
但在之前的几十年时间里
一直默默无闻，隐匿江湖
直到3D打印技术突飞猛进的今天
设计师的思维不再受工艺条件的束缚
可以随心所欲的创造复杂结构零件
拓扑优化才又进入人们视线
它的名字又开始被江湖传说
声明：来源于增材制造创新设计
