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公开(公告)号：CN112926153B
公开(公告)日：2024-04-19
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：CN110569519B
公开(公告)日：2023-10-20
申请号：CN201910292323.5
申请日：2019-04-12
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06T17/20 , G06F119/14
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：CN109472085B
公开(公告)日：2023-06-06
申请号：CN201811315808.3
申请日：2018-11-06
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 基于响应面方法的带簧铰链结构多目标优化设计方法包含:建立带簧铰链的有限元模型；进行质量放大参数的参数敏感性分析；根据准确的质量缩放参数，对带簧铰链的弯曲和折叠进行仿真分析，并提取带簧铰链弯曲折叠过程中的弯矩转角变化曲线；建立以应变能和临界弯矩为目标，以铰链结构单元簧片的长度、厚度、截面半径和截面圆心角为设计变量，以屈曲控制方程为约束的多目标优化模型；基于响应面方法，拟合响应面方程，获得临界弯矩显式表达式和应变能显式表达式；采用改进的非排序遗传算法，对多目标优化模型进行求解计算获得最优化结果。本发明为空间可展铰链结构的设计提供简便可行的方法，缩短了设计周期，提高了工作效率，节省了设计成本。
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公开(公告)号：CN110008552B
公开(公告)日：2023-06-02
申请号：CN201910233120.9
申请日：2019-03-26
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/12 , G06F30/15 , G06F30/23 , G06F111/04 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 考虑材料粘弹性的簧片式空间可展开结构快速建模分析与优化方法，适用连接卫星太阳能帆板的铰链设计。包含:建立考虑粘弹性的簧片单元的有限元模型；建立Maxwell粘弹性模型，利用Prony级数描述材料的粘弹性性质，实现考虑材料粘弹性的簧片单元的建模与仿真分析；提取簧片单元弯曲折叠过程中的弯矩随转角变化曲线，建立以稳态弯矩为目标，以簧片单元的长度、截面半径和截面圆心角为设计变量，以最大应力为约束的优化模型；采用拉丁超立方抽样方法，基于响应面方法，拟合响应面方程，获得稳态弯矩的显式表达式；采用序列二次规划算法，对优化模型进行求解计算获得最优化结果。本发明简便可行，提高了工作效率，节省了设计成本。
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公开(公告)号：CN111024516B
公开(公告)日：2022-06-14
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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108446415A
公开(公告)日：2018-08-24
申请号：CN201711399125.6
申请日：2017-12-22
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明提供一种适用于涂层粒子复合材料考虑几何随机分布的鲁棒设计方法，以确保复合材料在制造制备过程中的可靠性。主要步骤如下：(1)选取一个涂层材料的微观结构模型；(2)引入随机变量建立考虑几何随机分布的计算模型；(3)多尺度分析求得材料杨氏模量、剪切模量和强度指标，并采用响应面法进行参数敏感分析；(4)一种具体涂层粒子复合材料鲁棒设计的数值模拟。本发明为工程实际中涂层粒子复合材料的发展提供可靠理论基础，并可节省设计成本。
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公开(公告)号：CN108446414A
公开(公告)日：2018-08-24
申请号：CN201711399124.1
申请日：2017-12-22
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
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：CN113868909A
公开(公告)日：2021-12-31
申请号：CN202111125821.4
申请日：2021-09-23
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F30/23 , G06F30/15 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种双弹性杆自动收拢结构的仿真分析方法，弹性杆是具有一定曲率的圆弧壳体结构，常作为大型航天器结构的主要支撑受力部件。弹性杆受外载荷作用下进行缠绕收拢过程；打开锁定装置后，弹性杆释放弯曲产生的应变能可逐渐回弹展开，原理简单，是得到广泛应用的空间可展机构。该方法采用ABAQUS有限元仿真软件，以弹性杆可展结构的实际空间位置进行装配，考虑结构各部分之间的相互作用和实际接触情况，施加载荷实现工作缠绕过程，在分析步中选择显示动力学算法进行求解。采用S4R壳单元建立了双弹性杆缠绕有限元模型并进行力学仿真分析。本发明可为缠绕弹性杆截面设计、系统工作样机设计提供参考。
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公开(公告)号：CN112364534A
公开(公告)日：2021-02-12
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：CN110222356A
公开(公告)日：2019-09-10
申请号：CN201910292240.6
申请日：2019-04-12
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
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；(2)确定结构力学性能分析方法；(3)优化目标的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。
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