XVoxel

基于体素（六面体）的多尺度拓扑优化框架，MATLAB 实现。使用弹性六面体单元进行有限元分析，结合 GCMMA 优化器实现结构优化设计，集成 Python SDF（有符号距离场）查询工具进行网格体素化。

功能

• 弹性六面体（ElasticHexa）单元的 FEM 分析，支持边模态、面模态、体模态
• GCMMA / MMA 拓扑优化求解器
• 基于 SDF 的网格体素化（Python + libigl）
• ANSYS 结果可视化接口

依赖

• MATLAB：主计算框架
• Python 3.9+：SDF 查询计算（3rd/py_igl_sdf/）
• libigl：Python 端几何处理
• SuiteSparse：MATLAB 稀疏求解器

目录结构

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├── add_r_path.m              # 添加 MATLAB 路径
├── src/
│   └── class/
│       ├── @ElasticHexa/     # 弹性六面体单元类（形函数、梯度、模态等）
│       ├── AnsysPloter.m     # ANSYS 结果可视化
│       └── cal_D/            # 本构矩阵计算
├── 3rd/
│   ├── GCMMA-MMA-code-1.5/   # GCMMA/MMA 优化器 MATLAB 实现
│   ├── py_igl_sdf/           # Python SDF 查询工具
│   └── SuiteSparse/          # 稀疏求解器
└── asset/                    # 测试模型（STL 等）

相关论文

• Svanberg, K. (2002). A class of globally convergent optimization methods based on conservative convex separable approximations. SIAM Journal on Optimization.

作者

林成锋