谢亿民院士团队推出基于双向渐进结构优化法的拓扑优化设计软件Ameba

谢亿民院士领导的中国团队——谢亿民科技，根据他提出的双向渐进结构优化法（BESO），研发了基于该算法的拓扑优化设计软件Ameba。用户可根据设计需要，对初始设计区域施加力学等边界条件，通过软件计算进行优化，求解时设计区域会像变形虫那样进化成各种形状，最终获得传力合理且仿生的形态。Ameba获得2020全球数字未来大会“最具影响力的数字工具年度奖”(“The Most Influential Digital Tool of the Year”)。

谢亿民团队旨在为设计师提供先进且简单易用的拓扑优化工具，助力创意灵感，加速产品设计。

1.Ameba理论
Ameba基于双向渐进结构优化法（BESO）理论，不仅可以删除低效单元，同时可以在材料“高效能”（如材料应力较高）区域增加单元，这种即可删减又可添加单元的策略使得渐进优化法的优化能力变得更强。

△BESO原理

2.Ameba使用

Fig. Ameba v1.05运算器面板

由于Ameba是基于Rhino-Grasshopper参数化平台开发的插件，因此需要用户对Rhinoceros和Grasshopper有一个基本的了解。在这个前提下，Ameba使用起来就非常容易了。我们只需要执行如下几步即可：
1. 输入一个模型进行网格剖分（AmebaMesh自动剖分）；
可以是三维封闭实体模型，也可以是二维平面模型

2. 设定好荷载（带数值的向量）和支撑（可选择锚固方向的点、线或面）；
有时根据需要可能还会设定非设计区域、对称约束等条件

3. 开始云计算，等待云计算回传文件；
此时可以去喝杯咖啡或者做点其他事

4. 对计算结果进行后处理。
Ameba提供了圆滑、细分、自动转换成均匀纯四边形网格等后处理算法，用户可以根据需要来优化计算结果模型。

因此，绝大部分使用过程都是自动化的，并且Ameba开发团队为用户准备好了大量的使用案例和详细的运算器功能讲解。

△2D边界条件施加

△2D计算结果

△3D边界条件施加

△3D计算结果

△Ameba结果后处理

3.Ameba优势
Ameba致力于成为工程设计领域的优质生产力工具，团队将为大部分CAD平台进行适配，让用户从设计到仿真优化良好体验。目前Ameba在创作更为自由的Rhino平台已推出了V2.0更新版本。

Ameba采用云计算服务。开发团队在服务器集群部署高性能并行计算程序，用户可以即时获得优化结果，当计算规模较大时，整个计算过程尽管时间较长，但不会影响到用户本地计算机，并且计算文件均为自动回传至本地，与Rhino进程分离，保证服务的稳定性。

Ameba拥有强大的网格优化功能。Ameba不仅具有拓扑优化功能，还有强大的网格优化功能。它可以将任意相交的几何体优化成一个有机的网格模型，可以将杂乱无章拓扑结构的网格优化成均匀的纯四边形网格或纯三角形网格。


4.拓扑优化与3D打印
拓扑优化的结果非常适合3D打印，在没有工艺约束的情况下，3D打印是比较好的选择。

     

△拓扑优化结果的3D打印样品

△概念自行车拓扑优化结果

联系方式：ameba@xieym.com
官方主页:        http://ameba.xieym.com