謝億民院士團隊推出基于雙向漸進結構優(yōu)化法的拓撲優(yōu)化設計軟件Ameba

謝億民院士領導的中國團隊——謝億民科技，根據(jù)他提出的雙向漸進結構優(yōu)化法（BESO），研發(fā)了基于該算法的拓撲優(yōu)化設計軟件Ameba。用戶可根據(jù)設計需要，對初始設計區(qū)域施加力學等邊界條件，通過軟件計算進行優(yōu)化，求解時設計區(qū)域會像變形蟲那樣進化成各種形狀，最終獲得傳力合理且仿生的形態(tài)。Ameba獲得2020全球數(shù)字未來大會“最具影響力的數(shù)字工具年度獎”(“The Most Influential Digital Tool of the Year”)。

謝億民團隊旨在為設計師提供先進且簡單易用的拓撲優(yōu)化工具，助力創(chuàng)意靈感，加速產(chǎn)品設計。

1.Ameba理論
Ameba基于雙向漸進結構優(yōu)化法（BESO）理論，不僅可以刪除低效單元，同時可以在材料“高效能”（如材料應力較高）區(qū)域增加單元，這種即可刪減又可添加單元的策略使得漸進優(yōu)化法的優(yōu)化能力變得更強。

△BESO原理

2.Ameba使用

Fig. Ameba v1.05運算器面板

由于Ameba是基于Rhino-Grasshopper參數(shù)化平臺開發(fā)的插件，因此需要用戶對Rhinoceros和Grasshopper有一個基本的了解。在這個前提下，Ameba使用起來就非常容易了。我們只需要執(zhí)行如下幾步即可：
1. 輸入一個模型進行網(wǎng)格剖分（AmebaMesh自動剖分）；
可以是三維封閉實體模型，也可以是二維平面模型

2. 設定好荷載（帶數(shù)值的向量）和支撐（可選擇錨固方向的點、線或面）；
有時根據(jù)需要可能還會設定非設計區(qū)域、對稱約束等條件

3. 開始云計算，等待云計算回傳文件；
此時可以去喝杯咖啡或者做點其他事

4. 對計算結果進行后處理。
Ameba提供了圓滑、細分、自動轉換成均勻純四邊形網(wǎng)格等后處理算法，用戶可以根據(jù)需要來優(yōu)化計算結果模型。

因此，絕大部分使用過程都是自動化的，并且Ameba開發(fā)團隊為用戶準備好了大量的使用案例和詳細的運算器功能講解。

△2D邊界條件施加

△2D計算結果

△3D邊界條件施加

△3D計算結果

△Ameba結果后處理

3.Ameba優(yōu)勢
Ameba致力于成為工程設計領域的優(yōu)質生產(chǎn)力工具，團隊將為大部分CAD平臺進行適配，讓用戶從設計到仿真優(yōu)化良好體驗。目前Ameba在創(chuàng)作更為自由的Rhino平臺已推出了V2.0更新版本。

Ameba采用云計算服務。開發(fā)團隊在服務器集群部署高性能并行計算程序，用戶可以即時獲得優(yōu)化結果，當計算規(guī)模較大時，整個計算過程盡管時間較長，但不會影響到用戶本地計算機，并且計算文件均為自動回傳至本地，與Rhino進程分離，保證服務的穩(wěn)定性。

Ameba擁有強大的網(wǎng)格優(yōu)化功能。Ameba不僅具有拓撲優(yōu)化功能，還有強大的網(wǎng)格優(yōu)化功能。它可以將任意相交的幾何體優(yōu)化成一個有機的網(wǎng)格模型，可以將雜亂無章拓撲結構的網(wǎng)格優(yōu)化成均勻的純四邊形網(wǎng)格或純三角形網(wǎng)格。


4.拓撲優(yōu)化與3D打印
拓撲優(yōu)化的結果非常適合3D打印，在沒有工藝約束的情況下，3D打印是比較好的選擇。

     

△拓撲優(yōu)化結果的3D打印樣品

△概念自行車拓撲優(yōu)化結果

聯(lián)系方式：ameba@xieym.com
官方主頁:        http://ameba.xieym.com