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公开(公告)号：CN108038325A
公开(公告)日：2018-05-15
申请号：CN201711399118.6
申请日：2017-12-22
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开一种3D打印技术制造的多孔框架结构宏观弹性性能可靠性预测方法，包含：(1)立方多孔框架结构设计步骤；(2)样品定制步骤；(3)用CT扫描仪分层扫描观察微观结构缺陷的步骤；(4)定量表征微观结构缺陷代表尺寸的步骤；(5)寻找缺陷代表尺寸统计分布规律的步骤；(6)寻找缺陷特征尺寸与打印方向、支撑类型关系的步骤；(7)建立随机数值模拟模型，进行宏观弹性性能及微观应力数值分析的步骤；(8)进行宏观压缩实验，对以上可靠性分析结果进行校验和修正。本发明适用于3D金属打印结构的微缺陷评价、质量等级认证，为利用现有3D打印技术提供一种数值模拟和实验结合的可靠性预测方法，缩短了金属3D打印可靠性验证周期，提高了工作效率，节省了生产时间。
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公开(公告)号：CN119066908A
公开(公告)日：2024-12-03
申请号：CN202410991189.9
申请日：2024-07-23
Applicant: 北京工业大学 , 北京大学南昌创新研究院
IPC: G06F30/23 , G06T17/20 , G16C60/00 , G06F119/14 , G06F119/02 , G06F113/26 , G06F111/10 , G06F111/04
Abstract: 本申请涉及工程结构优化技术领域的一种考虑残余应力的纤维增强复合材料拓扑优化方法，包括：建立以柔顺度最小化为目标，结构体积和残余应力为约束的复合材料结构拓扑‑纤维取向并行优化模型；初始化设计变量，定义设计域和边界条件，建立有限元模型，并计算目标函数；基于固有应变法逐层施加固有应变载荷，实现增材制造残余应力的分析；构建并计算增材制造残余应力等效全局约束函数；对约束函数进行灵敏度分析；对多约束优化模型进行迭代求解，获得优化的结构拓扑和纤维分布。本申请的优化方法将残余应力约束引入基于刚度的拓扑优化模型，并进行结构拓扑和纤维分布的优化设计，实现了控制残余应力水平和避免制造缺陷的目的。
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公开(公告)号：CN117497108A
公开(公告)日：2024-02-02
申请号：CN202311540893.4
申请日：2023-11-17
Applicant: 北京工业大学
IPC: G16C60/00 , G06F30/20 , G06F119/14 , G06F17/16 , G06F113/26 , G06F111/04
Abstract: 本发明公开了一种基于主应力方向改进的连续纤维复合材料多尺度优化方法，包括：基于ICM方法，建立纤维增强复合材料拓扑优化模型，初始化设计变量，建立几何模型并划分网格；利用有限元计算节点位移矩阵、应力矩阵和各单元主应力方向，代入计算目标函数的求解，并进行灵敏度分析；基于全局收敛移动渐进算法GCMMA进行拓扑设计变量和纤维取向设计变量的更新；基于主应力方向，利用纤维角度插值方法进行纤维方向变量循环修正，并在达到收敛条件时，得到纤维增强复合材料的纤维取向和拓扑构型。通过本发明的技术方案，降低了优化过程陷入局部最优风险，对于不同材料结构、不同网格划分、不同初始设计的优化均有良好的稳健性。
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公开(公告)号：CN109726484B
公开(公告)日：2023-10-27
申请号：CN201811643986.9
申请日：2018-12-30
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/20
Abstract: 本发明公开一种基于独立连续映射法的多材料连续体结构拓扑优化设计方法，包括以下步骤：(1)确定连续体结构设计参数：包括设计域尺寸、结构边界条件，实际承载工况；(2)建立优化模型：包括优化目标、位移约束条件及收敛准则初始预设条件的确定。(3)建立独立拓扑变量同约束条件和优化目标之间的关系，将优化方程进行标准化处理；(4)对优化方程进行求解，并基于设定的迭代循环体系及收敛条件，对优化列式进行更新；(5)优化结果的输出，获得多材料结构最优拓扑构型、结构重量分数迭代曲线。本发明给出了一种实用的多材料连续体结构设计方法，在满足结构位移约束条件下，以结构重量最轻为目标。在工程实际中有重要意义。
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公开(公告)号：CN107844676B
公开(公告)日：2021-07-09
申请号：CN201711368997.6
申请日：2017-12-18
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06F111/04 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开一种基于多性能约束的结构拓扑优化设计方法包括以下步骤：(1)建立基结构有限元模型；(2)输入多性能拓扑优化参数，形成优化模型；(3)初始化变量并提取基结构信息；(4)对结构进行力学性能分析，并提取分析结果；(5)对优化模型进行显式化处理；(6)求解优化模型；(7)对最优连续结构进行反演，获得最优拓扑结构。本发明可以快速得到稳定收敛的拓扑优化结构，缩短结构设计周期，提高工作效率，节能减材。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111024516A
公开(公告)日：2020-04-17
申请号：CN201911330598.X
申请日：2019-12-20
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种在纯弯曲条件下结构弯矩测量装置，适用于机械零件纯弯曲加载与弯矩测量。该发明主要由两套相同扭矩测量装置、导轨与基座构成。其中两套扭矩测量装置组件相同，包括：旋转轴、驱动电机、减速器、扭矩传感器、可调夹具、固定架、基座、角度控制盘、顶丝、卡扣组成。所述驱动电机为旋转轴提供大小可控，运行稳定的动力。减速器、扭矩传感器、可调夹具将电机动力传递到待测试件两端，实现纯弯曲。本装置将加载系统与测量系统集成在一起，实现了试件纯弯曲加载的同时，对试件两端弯矩连续准确的采集。同时，装置操作简单，且适用于任意构型试件。本装置具有一定的理论意义和实际应用价值。
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公开(公告)号：CN110569519A
公开(公告)日：2019-12-13
申请号：CN201910292323.5
申请日：2019-04-12
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开一种考虑非设计域的三维连续体结构拓扑优化设计方法，包括以下步骤：(1)确定三维连续体基结构，并建立有限元模型；(2)定义非设计域单元，并输入优化参数，形成优化模型；(3)引入识别数组对设计域及非设计域单元进行标识；(4)对结构进行静力及模态分析，并提取单元、节点及结构分析结果；(5)建立拓扑优化模型的近似连续数学优化列式；(6)计算非设计域单元对结构性能的贡献值，并对性能约束值及目标函数进行折减；(7)采用数学规划算法，对优化模型进行求解；(8)对最优拓扑构型进行反演处理，获得最优拓扑构型。本发明可以有效解决考虑非设计域的三维连续体结构动静力学性能拓扑优化设计问题，为复杂结构体系的优化设计提供一个参考。
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公开(公告)号：CN109992871A
公开(公告)日：2019-07-09
申请号：CN201910233116.2
申请日：2019-03-26
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明提供一种考虑复合材料损伤的管铰链空间可展结构优化设计方法。本发明建立管铰链空间可展结构的有限元模型；利用材料均匀化，获得其等效材料性能及失效参数；对管铰链折叠进行仿真分析，得到管铰链弯矩‑转角变化曲线与损伤因子；建立以应变能为目标，管铰链厚度、槽长、槽宽为设计变量，材料损伤因子为约束的参数优化模型；基于响应面方法，构造目标函数和约束函数的响应面，实现约束和目标函数的显式化；采用遗传算法求解结果。该方法考虑了复合材料管铰链在折叠过程中存在失效的问题，在优化上缩短了管铰链空间可展结构的设计周期，提高了工作效率，节省了设计成本。
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公开(公告)号：CN108153962A
公开(公告)日：2018-06-12
申请号：CN201711399072.8
申请日：2017-12-22
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开一种随机分布复合材料弹性本构矩阵的统计的一阶摄动展开渐进均匀化方法：(1)根据实际材料结构域，确定随机变量来源及取值范围，建概率模型；(2)材料弹性本构柔度矩阵基于一阶摄动假设，引入随机变量，并求逆得到刚度矩阵；(3)在宏观材料结构系统中截取微观代表单元子域，基于渐进展开法假设微观代表体积单元上泛函尺度效应关系，推导虚功原理方程，建立宏观弹性矩阵与代表体积单元材料域有限元方程之间等式关系；(4)求解宏观弹性矩阵的概率统计特征与代表体积单元材料域有限元方程的等式关系；(5)从宏观弹性矩阵中推导弹性工程常数的概率统计特征。
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公开(公告)号：CN105224750A
公开(公告)日：2016-01-06
申请号：CN201510651054.9
申请日：2015-10-10
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 一种基于响应面的新型空间可展铰链中单簧片结构优化方法，该方法根据新型空间可展铰链中单簧片结构的实际运行环境，建立简化后的力学模型；对单簧片结构的约束和加载方式进行等效；基于ABAQUS得到结构前五阶屈曲模态和屈曲载荷；引入初始几何缺陷得到载荷-位移曲线和临界屈曲载荷及结构的应力分布云图；得到结构应力约束下屈曲承载力最大的优化模型；基于响应面方法实现约束和目标函数的显式化，并对拟合精度进行检验和模型更新；将优化模型简化成标准的二次规划模型，然后用序列二次规划方法进行求解，得到最优结果。本发明提供了可靠的单簧片结构稳定性分析方法，缩短了新型空间可展铰链的设计周期，提高了工作效率，节省了设计成本。
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