optimisation des formes et des volumes
1 Introduction à l’optimisation de formes
Un problème de conception optimale de structures ou d’optimisation de formes en mécanique est défini par trois données : un modèle (typiquement une équation aux dérivées partielles) qui per-met d’évaluer (on dit aussi d’analyser) le comportement mécanique d’une structure un critère que l’on cherche à minimiser ou maximiser et éventuellement plu |
Design et formes optimales (II)
pour inventer des méthodes d’optimisation topologique de formes Pour en savoir plus la suite ici Notes [1] G Allaire Conception optimale de structures Collection Mathématiques et Applications Vol 58 Springer Verlag (2007) [2] A Henrot M Pierre Variation et optimisation de formes Collection Mathématiques et |
INTRODUCTION A L’OPTIMISATION DE FORMES
☞ l’optimisation de formes param etrique ou les formes sont param etr ees par un nombre r eduit de variables (par exemple une epaisseur un diam etre des dimensions) ce qui limite consid erablement la vari et e des formes possibles (ou admissibles) ☞ l’optimisation de formes g eom etrique o u a partir d’une forme initiale on |
INTRODUCTION A L’OPTIMISATION DE STRUCTURES
☞l’optimisation de formes param´etrique ou` les formes sont param´etr´ees par un nombre r´eduit de variables (par exemple une ´epaisseur un diam`etre des dimensions) ce qui limite consid´erablement la vari´et´e des formes possibles (ou admissibles) ☞l’optimisation de formes g´eom´etrique ou` a partir d’une forme initiale |
Comment optimiser les formes ?
Optimisation de formes 18 G. Allaire Id\u0013ee de preuve. La preuve est tr\u0012es classique. Preuve rigoureuse mais un peu longue: ➫ Changement de variables: x2 0) y= x+\u0012(x) 2 . On r\u0013e\u0013ecrit toutes les int\u0013egrales sur le domaine de r\u0013ef \u0013erence 0. ➫ On \u0013ecrit la formulation variationnelle de l’e.d.p. dans 0. ➫ On di\u000B\u0013erentie par rapport \u0012a \u0012.
Comment optimiser les formes en 3D ?
La mise en oeuvre informatique de l’optimisation g\u0013eom\u0013etrique est compliqu\u0013ee, surtout en 3-d. Optimisation de formes 24 G. Allaire Extension du champ de d\u0013eplacemen t J0( )(\u0012) = Z j\u0012 nds Pour \u0013etendre jn\u0012a l’int\u0013erieur (et le r\u0013egulariser un peu) on r\u0013esout 8 >> < >> : \u0012= 0 dans @\u0012 @n= jn sur \u0012= 0 sur D[N
Comment trouver une forme optimale ?
Il existe une forme optimale si l’une des conditions suivantes est remplie: 1. condition de c^one int\u0013erieur uniforme (D. Chenais), 2. contrainte sur le p\u0013erim\u0012etre (L. Ambrosio, G. Buttazzo), 3. borne uniforme sur le nombre de composantes connexes de Dn en dimension deux (A. Chambolle, V. Sverak). Optimisation de formes 10 G. Allaire
Quels sont les différents types d’optimisation Geom etrique par variation de frontiere ?
1. Optimisation g\u0013eom \u0013etrique par variation de fronti\u0012ere. M\u0013etho de d’Hadamard revue et corrig\u0013ee par de nombreux auteurs (Murat-Simon, Pironneau, Sokolowski-Zolesio, Ecole de Nice, etc.). 2. Optimisation topologique.
1.1 Généralités
Un problème de conception optimale de structures, ou d’optimisation de formes en mécanique, est défini par trois données : un modèle (typiquement une équation aux dérivées partielles) qui per-met d’évaluer (on dit aussi d’analyser) le comportement mécanique d’une structure, un critère que l’on cherche à minimiser ou maximiser, et éventuellement plu
∈ Uad.
mais on introduit un nouveau critère qui tient compte de toutes Uad les situations envisagées, par exemple n rd.springer.com
J(Ω) = u − u0 2dx.
Ω On peut, bien sûr, considérer tous les autres critères déjà entrevus : multi-chargements, fréquence propre, contrainte maximale, etc. Finalement, le pro-blème d’optimisation de la forme d’une membrane s’écrit inf J(Ω). Ω ∈Uad Dans ce problème on retrouve encore les trois ingrédients essentiels de tout problème d’optimisation de structures : un mo
Optimisation paramétrique
L’approche la plus simple consiste à représenter la forme par un petit nombre de paramètres. Par exemple, si l’on décide de chercher a priori la forme optimale dans la classe des rectangles plans, il suffit de deux paramètres (hauteur et largeur) pour caractériser toute forme admissible. De manière un peu plus générale, on représente la frontière v
Optimisation géométrique
Une approche un peu plus générale consiste à chercher la frontière optimale Γ dans une classe assez large de courbes (pour se fixer les idées on se place dans le plan). Plus précisément, on fixe la topologie de Ω (c’est-à-dire qu’en dimension deux d’espace, on fixe le nombre de composantes connexes de Γ) et on fait varier la position de cette front
1.2.4 Optimisation de forme en élasticité
L’exemple précédent de la membrane élastique est assez simple et permet de bien comprendre les enjeux de l’optimisation de forme, mais il est assez académique. Nous l’utiliserons souvent par souci pédagogique, mais rassurons tout de suite le lecteur en affirmant qu’on le généralise sans trop de difficulté au système de l’élasticité linéarisée (nett
Ω u0
Le problème d’optimisation de forme s’écrit toujours inf J(Ω). Ω ∈Uad Comme dans la sous-section précédente, on peut distinguer trois approches de l’optimisation de formes : paramétrique, géométrique, ou topologique. Le modèle de l’élasticité linéarisée étant plus compliqué que celui de membrane, l’analyse théorique autant que numérique en sera plu
1.2.5 Optimisation de la forme d’un profil aérodynamique
Un problème classique d’optimisation de formes en mécanique des fluides est l’optimisation d’un profil d’aile d’avion, de coque de bateau, ou de véhicule dans un écoulement [130]. Par exemple, pour un avion on cherche à augmenter sa portance, tout en diminuant sa traînée aérodynamique. En tout généra-lité le modèle qu’il faudrait utiliser est celui
J(f±) = j+(p) ds + j−(p) ds,
Σ+ Σ− et on obtient ainsi un problème d’optimisation paramétrique, beaucoup plus simple que le problème initial d’optimisation géométrique, avec rd.springer.com
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Quelles sont les méthodes d'optimisation ?
Quel est le principe de l'optimisation ?
Comment calculer l'optimisation ?
. A chaque problème d'optimisation on peut associer un problème de décision dont le but est de déterminer s'il existe une solution pour laquelle la fonction objectif soit supérieure (resp.
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