การพัฒนาเทคนิค CAE (Computer-Aided Engineering) และการผลิตได้เข้ามาแทนที่กระบวนทัศน์การออกแบบแบบดั้งเดิม การเปลี่ยนไปสู่การจำลองและการวิเคราะห์ทำให้เราบรรลุเป้าหมายด้านการออกแบบและการผลิตที่หลากหลาย ในปัจจุบันมีการใช้เทคนิค CAE ต่างๆ เช่น Topology Optimization, Shape Optimization, Parametric Optimization และ Design Space ในปัจจุบันสำหรับ Structural Optimization

​

เป้าหมายการออกแบบที่สามารถทำได้โดยการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมที่สุดคือ:

​

• การออกแบบที่มีน้ำหนักเบา

• การลดความเครียดในพื้นที่ท้องถิ่น

• การปฏิบัติตามเงื่อนไขขอบเขตต่างๆ

• ลดความล้มเหลวของส่วนประกอบ

• ลดการใช้วัสดุ

​

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภทกว้างๆ

​

  1. ขนาด:

​

ในปัญหาการปรับขนาดทั่วไป เป้าหมายอาจเป็นการหาการกระจายความหนาที่เหมาะสมที่สุดของแผ่นยืดหยุ่นเชิงเส้น หรือพื้นที่สมาชิกที่เหมาะสมที่สุดในโครงสร้างโครงถัก

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

  2. รูปร่าง:

​

ปรับรูปร่างให้เหมาะสมเพื่อลดความเครียดในพื้นที่ในขณะที่ตอบสนองเงื่อนไขขอบเขตและโหลดทั้งหมด สามารถใช้วิธีเกณฑ์ความเหมาะสมเพื่อให้ได้รูปทรงที่เหมาะสมที่สุด อัลกอริทึมพยายามที่จะรักษาความเป็นเนื้อเดียวกันของความเครียดทั่วทั้งภูมิภาคและเปลี่ยนองค์ประกอบทางกายภาพของโครงสร้างเพื่อลดความเข้มข้นของความเครียด

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

  3. การเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี:

​

เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีกำหนดการกระจายวัสดุที่เหมาะสมที่สุดในพื้นที่ออกแบบที่กำหนด ซึ่งเป็นไปตามเงื่อนไขขอบเขตและข้อจำกัดโหลดทั้งหมด มีแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หลายแบบ เช่น Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP), Evolutionary Structure Optimization (ESO), Bi-Directional Evolutionary โครงสร้าง Optimization (BESO) เป็นต้น วิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือ SIMP ซึ่งพยายามเพิ่มความแข็งของ จำนวนวัสดุที่กำหนด ข้อดีของการใช้ความฝืดคือสามารถแสดงเป็นปริมาณสเกลาร์ และทำให้ประสิทธิภาพในการคำนวณเพิ่มขึ้น

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​