Despite topology optimization producing high-performance structures, late-stage localized revisions remain brittle: direct density-space edits (e.g., warping pixels, inserting holes, swapping infill) can sever load paths and sharply degrade compliance, while re-running optimization is slow and may drift toward a qualitatively different design. We present TopoEdit, a fast post-optimization editor that demonstrates how structured latent embeddings from a pre-trained topology foundation model (OAT) can be repurposed as an interface for physics-aware engineering edits. Given an optimized topology, TopoEdit encodes it into OAT's spatial latent, applies partial noising to preserve instance identity while increasing editability, and injects user intent through an edit-then-denoise diffusion pipeline. We instantiate three edit operators: drag-based topology warping with boundary-condition-consistent conditioning updates, shell-infill lattice replacement using a lattice-anchored reference latent with updated volume-fraction conditioning, and late-stage no-design region enforcement via masked latent overwrite followed by diffusion-based recovery. A consistency-preserving guided DDIM procedure localizes changes while allowing global structural adaptation; multiple candidates can be sampled and selected using a compliance-aware criterion, with optional short SIMP refinement for warps. Across diverse case studies and large edit sweeps, TopoEdit produces intention-aligned modifications that better preserve mechanical performance and avoid catastrophic failure modes compared to direct density-space edits, while generating edited candidates in sub-second diffusion time per sample.


翻译:尽管拓扑优化能够生成高性能结构,但后期局部修改仍然具有脆弱性:直接密度空间编辑(例如扭曲像素、插入孔洞、替换填充结构)可能切断载荷路径并急剧降低柔顺度,而重新运行优化过程则速度缓慢,且可能漂移至性质完全不同的设计方案。本文提出TopoEdit——一种快速后优化编辑器,展示了如何将预训练拓扑基础模型(OAT)的结构化潜在嵌入重新用作物理感知工程编辑的接口。给定优化后的拓扑结构,TopoEdit将其编码至OAT的空间潜在表示,应用部分加噪操作以保持实例身份的同时提升可编辑性,并通过“编辑-去噪”扩散流程注入用户意图。我们实例化了三种编辑算子:基于拖拽的拓扑扭曲(附带边界条件一致性约束更新)、壳-填充晶格替换(采用晶格锚定参考潜在表示并更新体积分数约束),以及通过掩码潜在覆盖与扩散恢复实现的后期无设计区域强制。保持一致性的引导DDIM过程在允许全局结构适应的同时实现局部变更定位;可通过柔顺度感知准则对多个候选方案进行采样选择,针对扭曲操作可选配简短SIMP细化步骤。在多样化案例研究与大规模编辑扫描中,相较于直接密度空间编辑,TopoEdit生成的修改方案能更好地保持力学性能并避免灾难性失效模式,同时以每样本亚秒级扩散时间生成编辑后的候选结构。

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