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公开(公告)号：CN113361154B
公开(公告)日：2025-01-07
申请号：CN202110374842.3
申请日：2021-04-08
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06F119/14
Abstract: 一种基于全局化求解策略的连续体结构几何非线性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)建立结构质量最轻为目标和应力为约束条件的优化模型；(3)设置拓扑变量初值并获取基结构信息；(4)对结构进行几何非线性分析，并提取分析结果；(5)引入质量和单元刚度过滤函数，引入应力全局化约束实现对优化模型的显式化；(6)利用MMA对优化模型进行求解，获得最优连续解；(7)对最优解进行离散反演，使结构满足优化准则判断，从而获得最优拓扑结构。本发明从有限元分析阶段将结构的几何非线性响应考虑在内。引入应力全局化计算公式得到应变能约束值，将多约束问题转化为极值问题，降低了计算量，对于考虑几何非线性的工程结构设计具有重要意义。
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公开(公告)号：CN112364534B
公开(公告)日：2024-06-21
申请号：CN202011092487.2
申请日：2020-10-13
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06F113/26
Abstract: 本发明是一种基于全因子试验的复合材料双稳态壳结构优化设计方法：(1)建立复合材料双稳态壳结构的几何模型；(2)建立复合材料双稳态壳结构的有限元模型；(3)基于Abaqus软件进行非线性有限元分析，得到复合材料双稳态壳结构的应变能和应力值；(4)以复合材料双稳态壳结构横截面半径、铺层角度为设计变量，建立以复合材料双稳态壳结构第二稳定状态下应变能为目标的优化模型；(5)采用响应面法解决优化设计问题，在参数设计空间内通过全因子试验设计方法选取样本点，实现目标函数和约束函数显示化，并对拟合函数的准确性进行检验；(6)采用序列二次规划算法进行求解，得到最优结果。此方法应用于复合材料双稳态壳结构在空间展开结构方面。
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公开(公告)号：CN110222356B
公开(公告)日：2024-01-02
申请号：CN201910292240.6
申请日：2019-04-12
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开一种综合考虑稳定性与振动特性的板/壳结构轻量化拓扑优化设计方法，包括以下步骤：(1)确定设计域、临界屈曲载荷约束阶数及限值、固有频率约束阶数及限值、收敛条件；标准化及约束的显式化处理；(4)优化模型的求解；(5)优化结果的输出。对板/壳结构进行拓扑优化设计时，本发明综合考虑了稳定性能和振动特性，可为轻薄板/壳结构的初始概念设计提供参考。(2)确定结构力学性能分析方法；(3)优化目标的
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公开(公告)号：CN109992871B
公开(公告)日：2023-09-22
申请号：CN201910233116.2
申请日：2019-03-26
Applicant: 北京工业大学
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：CN116432354A
公开(公告)日：2023-07-14
申请号：CN202310192034.4
申请日：2023-02-24
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/18 , G06F30/23 , G06F30/27 , G06N3/048 , G06N3/084 , G06N3/0464 , G06F111/04 , G06F111/02
Abstract: 一种基于Pix2pix网络的连续体结构拓扑优化加速设计方法包括以下步骤：(1)确定基结构，建立对应的有限元模型；(2)建立以结构质量最轻为目标，结构位移为约束的拓扑优化模型；运行位移约束的拓扑优化设计方法，求解不同载荷下的拓扑构型；(3)获取最终的拓扑构型和对应的中间构型，形成Pix2pix网络可识别的数据集；训练和评估网络结构；(4)搭建Pix2pix神经网络结构，确定生成器和判别器的网络类型，并对网络维度进行设计。(5)训练Pix2pix神经网络；(6)利用拓扑优化计算的中间构型作为输入信息，借助预训练的Pix2pix神经网络，实现由中间构型到优化构型的加速设计，并采用阈值法对生成构型进行反演，获得最终的优化构型。本发明提高了连续体拓扑优化设计的效率。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110046424B
公开(公告)日：2023-04-07
申请号：CN201910292322.0
申请日：2019-04-12
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 一种基于全局化求解策略的疲劳结构拓扑优化设计方法涉及结构中材料的布局设计，适用于考虑疲劳特性的结构初始概念设计。本发明包括以下步骤：(1)建立基结构有限元模型；(2)输入疲劳拓扑优化参数，形成优化模型；(3)初始化变量并获取基结构信息；(4)对结构进行疲劳分析，并提取分析结果；(5)引入过滤函数，实现对优化模型的显式化；(6)对优化模型进行求解，获得最优连续解；(7)对最优连续解进行离散反演，使结构满足优化准则判断，从而获得最优拓扑结构。本发明提出了解决结构疲劳特性的结构优化设计，不再是对结构优化的参数优选，从概念设计阶段便将疲劳寿命的影响考虑在内，对于考虑疲劳特性的工程结构设计具有重要意义。
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公开(公告)号：CN108446414B
公开(公告)日：2021-09-17
申请号：CN201711399124.1
申请日：2017-12-22
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06F119/14
Abstract: 本发明提供一种由3D打印多孔结构随机缺陷的逆向预测方法。主要包括以下步骤：(1)建立具有随机缺陷的多孔结构模型；(2)一阶摄动展开渐进均匀化的理论；(3)结构宏观压缩刚度可靠性分析的数值方法；(4)利用立体光刻技术制备实验待测样品；(5)对样品进行压缩实验，得到其压缩刚度。(6)由宏观刚度逆预测其缺陷。本发明对3D打印和增材制造领域结构的缺陷预测提供了有效的方法，解决了在不能对其内在缺陷进行实验探测的情况下对其进行参数分析的技术难题，大大节省了产品的开发周期。
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公开(公告)号：CN113361154A
公开(公告)日：2021-09-07
申请号：CN202110374842.3
申请日：2021-04-08
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06F119/14
Abstract: 一种基于全局化求解策略的连续体结构几何非线性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)建立结构质量最轻为目标和应力为约束条件的优化模型；(3)设置拓扑变量初值并获取基结构信息；(4)对结构进行几何非线性分析，并提取分析结果；(5)引入质量和单元刚度过滤函数，引入应力全局化约束实现对优化模型的显式化；(6)利用MMA对优化模型进行求解，获得最优连续解；(7)对最优解进行离散反演，使结构满足优化准则判断，从而获得最优拓扑结构。本发明从有限元分析阶段将结构的几何非线性响应考虑在内。引入应力全局化计算公式得到应变能约束值，将多约束问题转化为极值问题，降低了计算量，对于考虑几何非线性的工程结构设计具有重要意义。
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公开(公告)号：CN112926153A
公开(公告)日：2021-06-08
申请号：CN202110198449.3
申请日：2021-02-21
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/17 , G06F30/23 , G06F119/04 , G06F119/14
Abstract: 本发明涉及一种基于结合K‑S函数的连续体结构疲劳拓扑优化设计方法，包括以下步骤：(1)输入结构的几何尺寸，赋予弹性模量、泊松比、密度等材料属性，建立基结构有限元模型；(2)输入疲劳拓扑优化参数，形成优化模型；(3)初始化变量并获取基结构信息；(4)对结构进行疲劳分析，提取分析结果；(5)引入质量和疲劳过滤函数、K‑S函数、拉格朗日乘子构建拉格朗日方程，实现对优化模型的显式化；(6)利用Kuhn‑Tucker方法对优化模型进行求解，获得满足质量收敛精度的连续拓扑变量解；(7)对连续拓扑变量解进行反演，获得离散拓扑变量，使结构满足疲劳寿命约束，获得最优拓扑结构。本发明从概念设计阶段便将疲劳寿命的影响考虑在内，对于考虑疲劳特性的工程结构设计具有重要意义。
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公开(公告)号：CN107844676A
公开(公告)日：2018-03-27
申请号：CN201711368997.6
申请日：2017-12-18
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
CPC classification number: G06F17/5018 , G06F2217/06 , G06F2217/78
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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