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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Discontinuous Petrov-Galerkin Methods for Topology Optimization

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Abstract

Discontinuous Petrov–Galerkin (DPG) methods constitute a modern class of finite element methods, which present several advantages when compared with traditional Bubnov–Galerkin methods, especially when the latter is applied to indefinite or non-symmetric problems. Our objective is to utilize the advantages of DPG methods in the context of topology optimization.
The direct application of DPG discretizations to BVPs arising in topology optimization is hindered by the very unusual scaling of the residual, caused by the gigantic jumps in the coefficients of the governing differential equations. In the prototypical case of linearized elasticity with SIMP model the coefficient ratio between the “stiff” and “soft” phases is held at a billion, which is further squared by Petrov–Galerkin methods based on minimizing the squared residual.
We introduce a DPG method with appropriately scaled residual norm, which allows us to deal with big contrast ratios in the coefficients. The method is tested on benchmark topology optimization problems.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Allaire, G.: Shape Optimization by the Homogenization Method, vol. 146. Springer, Heidelberg (2012)MATH Allaire, G.: Shape Optimization by the Homogenization Method, vol. 146. Springer, Heidelberg (2012)MATH
3.
Zurück zum Zitat Bangerth, W., Hartmann, R., Kanschat, G.: deal. II - a general purpose object oriented finite element library. ACM Trans. Math. Softw. 33(4), 24–24 (2007)MathSciNetCrossRef Bangerth, W., Hartmann, R., Kanschat, G.: deal. II - a general purpose object oriented finite element library. ACM Trans. Math. Softw. 33(4), 24–24 (2007)MathSciNetCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Brezis, H.: Functional Analysis, Sobolev Spaces and Partial Differential Equations. Springer, Heidelberg (2010)CrossRef Brezis, H.: Functional Analysis, Sobolev Spaces and Partial Differential Equations. Springer, Heidelberg (2010)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Demkowicz, L., Gopalakrishnan, J.: A class of discontinuous Petrov-Galerkin methods. II. optimal test functions. Numer. Methods Partial Differ. Eqn. 27(1), 70–105 (2011)MathSciNetCrossRef Demkowicz, L., Gopalakrishnan, J.: A class of discontinuous Petrov-Galerkin methods. II. optimal test functions. Numer. Methods Partial Differ. Eqn. 27(1), 70–105 (2011)MathSciNetCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Geuzaine, C., Remacle, J.F.: Gmsh: A 3-D finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. Int. J. Numer. Methods Eng. 79(11), 1309–1331 (2009)MathSciNetCrossRef Geuzaine, C., Remacle, J.F.: Gmsh: A 3-D finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. Int. J. Numer. Methods Eng. 79(11), 1309–1331 (2009)MathSciNetCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Heroux, M., Bartlett, R., Hoekstra, V.H.R., Hu, J., Kolda, T., Lehoucq, R., Long, K., Pawlowski, R., Phipps, E., Salinger, A., Thornquist, H., Tuminaro, R., Willenbring, J., Williams, A.: An Overview of Trilinos. Technical report. SAND2003-2927, Sandia National Laboratories (2003) Heroux, M., Bartlett, R., Hoekstra, V.H.R., Hu, J., Kolda, T., Lehoucq, R., Long, K., Pawlowski, R., Phipps, E., Salinger, A., Thornquist, H., Tuminaro, R., Willenbring, J., Williams, A.: An Overview of Trilinos. Technical report. SAND2003-2927, Sandia National Laboratories (2003)
10.
Zurück zum Zitat Keith, B., Fuentes, F., Demkowicz, L.: The DPG methodology applied to different variational formulations of linear elasticity. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 309, 579–609 (2016)MathSciNetCrossRef Keith, B., Fuentes, F., Demkowicz, L.: The DPG methodology applied to different variational formulations of linear elasticity. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 309, 579–609 (2016)MathSciNetCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Li, X.S., Demmel, J.W.: SuperLU\(\_\)DIST: a scalable distributed-memory sparse direct solver for unsymmetric linear systems. ACM Trans. Math. Softw. (TOMS) 29(2), 110–140 (2003)CrossRef Li, X.S., Demmel, J.W.: SuperLU\(\_\)DIST: a scalable distributed-memory sparse direct solver for unsymmetric linear systems. ACM Trans. Math. Softw. (TOMS) 29(2), 110–140 (2003)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Limkilde, A., Evgrafov, A., Gravesen, J.: On reducing computational effort in topology optimization: We can go at least this far! (2018). Revised for Struct. Multidiscip. O Limkilde, A., Evgrafov, A., Gravesen, J.: On reducing computational effort in topology optimization: We can go at least this far! (2018). Revised for Struct. Multidiscip. O
13.
Zurück zum Zitat Roache, P.J.: Code verification by the method of manufactured solutions. J. Fluids Eng. 124(1), 4–10 (2002)CrossRef Roache, P.J.: Code verification by the method of manufactured solutions. J. Fluids Eng. 124(1), 4–10 (2002)CrossRef
Metadaten
Titel
Discontinuous Petrov-Galerkin Methods for Topology Optimization
verfasst von
Anton Evgrafov
Copyright-Jahr
2019
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-97773-7_24

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.