Topology optimization using Python and comparison with commercial software

Abstract

[ES] La optimización topológica es una ciencia la cual pretende obtener una distribución óptima de material en un dominio dado satisfaciendo una serie de restricciones predefinidas. Mediante el uso del Método de los Elementos Finitos (MEF) se resuelve el problema de análisis estructural evaluando el valor de la densidad relativa en el dominio discretizado. La densidad relativa en cada elemento oscila entre 0 y 1, siendo este un elemento vacío o lleno de material respectivamente. Mediante el lenguaje de programación Python, es posible resolver el problema de optimización de estructuras en 2D y 3D. Así pues, se pueden comparar los resultados obtenidos en Python con los de otros software comerciales, con el beneficio que conlleva el uso de un software libre.

[EN] Topology optimization is a science which aims to obtain an optimal distribution of material in a given domain satisfying predefined constraints. Using the Finite Element Method (FEM) we can solve the problem of structural analysis, evaluating the value of the relative density in the discretized domain. The relative density in each element oscillates between 0 and 1, this being an empty element or full of material respectively. Using the Python programming language, it is possible to solve the problem of optimization of structures in 2D and 3D. Thus, we can compare the results obtained in Python with other commercial software, with the benefit that comes with the use of free software.