基于MATLAB的四边形网格二维拓扑优化仿真平台

资 源 简 介

本项目实现二维拓扑优化分析系统，采用四边形网格划分技术，支持SIMP法、水平集方法等算法。根据边界条件与载荷自动生成优化结构，适用于轻量化设计与力学性能分析。

详 情 说 明

基于四边形网格划分的二维拓扑优化仿真平台

项目介绍

本项目实现了一个完整的二维拓扑优化分析系统，通过四边形网格划分技术对二维设计域进行离散化处理。系统支持多种主流拓扑优化算法（如SIMP法、水平集方法等），能够根据用户输入的边界条件、载荷条件和优化目标，自动生成最优的材料分布布局。平台提供完整的优化过程可视化和结果分析功能，适用于结构轻量化设计、材料布局优化等工程应用场景。

功能特性

• 四边形网格生成：采用等参元算法实现高质量四边形网格自动划分
• 多算法支持：集成SIMP法、水平集方法等多种拓扑优化算法
• 灵敏度分析：内置高效的拓扑优化灵敏度分析技术
• 收敛控制：提供灵活的优化算法迭代收敛控制机制
• 可视化展示：实时显示优化过程动画和多种结果图表
• 参数化输入：支持完整的材料属性、边界条件和优化参数配置

使用方法

输入参数配置

1. 设计域设置：定义矩形区域的坐标范围
2. 材料属性：输入弹性模量、泊松比等材料参数
3. 边界条件：指定固定约束位置、载荷大小与方向
4. 优化参数：设置体积分数约束、惩罚因子、收敛容差
5. 网格参数：配置单元尺寸和网格密度

运行流程

1. 启动主程序文件
2. 系统自动进行四边形网格划分
3. 执行选定的拓扑优化算法迭代计算
4. 实时显示优化过程动画和收敛曲线
5. 输出最终优化结果和分析数据

结果输出

• 四边形网格划分可视化图形
• 材料密度分布演化动画
• 最终拓扑优化结构布局图
• 目标函数收敛曲线
• 结构刚度矩阵等数值分析数据
• 优化后的单元密度分布矩阵

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求：建议4GB以上RAM
• 存储空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心调度功能，包括初始化参数设置、调用网格生成模块、执行拓扑优化算法迭代计算、控制优化过程收敛判断、管理结果数据输出以及协调各个可视化组件的运行。该文件作为整个仿真平台的总控中心，负责整合所有功能模块并确保优化流程的顺利执行。