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公开(公告)号：CN111985137A
公开(公告)日：2020-11-24
申请号：CN202010850986.7
申请日：2020-08-21
Applicant: 华中科技大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 本发明属于结构设计拓扑优化领域，具体公开了一种针对多孔结构拓扑优化的多变量切割水平集优化方法，包括：将设计参考域划分为M个单元；在每个单元使用多个基本水平集函数及其分割函数来描述微观结构，由切割函数进行切割，实现微观结构的形状和拓扑变化；切割操作后，每个单元中得到多个虚拟微观结构，通过布尔运算将它们组合在一起，生成实际微观结构，其中，本方法将微观结构原型从方格形网格映射到四边形网格，同时采用更高阶的切削函数，能更加灵活地处理具有更加复杂几何结构的多孔结构，解决了工程实际应用中多孔结构宏观形状高度不规则、无法使用方形网格划分的问题，以及双线性插值函数几何模型不够灵活，无法较好描述多孔结构等问题。
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公开(公告)号：CN113094943A
公开(公告)日：2021-07-09
申请号：CN202110273823.1
申请日：2021-03-15
Applicant: 华中科技大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 本发明公开了一种水平集拓扑优化方法、系统、设备及介质，属于结构设计拓扑优化领域，方法包括：将待优化物体对应的设计区域划分为多个有限元单元，并建立其水平集函数和边界传播方程；分别对每一有限元单元的应变能密度依次进行空间平滑过滤和时间平滑过滤，并将边界传播方程中的拉格朗日乘子的值更新为过滤后第Ns个小的应变能密度，Ns为当前需去除的固体有限元单元的数量；基于更新后的边界传播方程和水平集函数进行拓扑优化以减小设计区域的柔度；重复执行上述计算、过滤、更新及优化操作，直至优化后设计区域的柔度收敛至最小。提出无参数法确定拉格朗日乘子，可有效解决现有方法存在的体积约束不准确、计算效率低以及收敛不稳定等问题。
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公开(公告)号：CN112818576A
公开(公告)日：2021-05-18
申请号：CN202110116287.4
申请日：2021-01-28
Applicant: 华中科技大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 本发明属于复合结构设计优化领域，公开一种曲线纤维复合结构设计多层级优化方法，包括：建立参数化层次，从最粗层到最细层；对于每一层在结构内部均匀布局一系列场中心点，根据场中心点构建向量场，给定各场中心点处的初始向量，求解各场中心点处的初始权重系数；利用有限元分析建立刚度矩阵与设计变量的关系；通过基于敏度及其共轭映射的优化算法更新设计变量达到结构柔度最小的目标；得到较粗层优化问题的解，进而计算邻近较细层的设计初始值；重复以上步骤，求解最细层优化问题，得到曲线纤维复合结构最优纤维角度空间连续变化布局。优化方法与基于无散向量场插值的参数化格式结合，在设计变量减少优化效率较高的同时，优化过程计算成本降低。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113094943B
公开(公告)日：2022-08-09
申请号：CN202110273823.1
申请日：2021-03-15
Applicant: 华中科技大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 本发明公开了一种水平集拓扑优化方法、系统、设备及介质，属于结构设计拓扑优化领域，方法包括：将待优化物体对应的设计区域划分为多个有限元单元，并建立其水平集函数和边界传播方程；分别对每一有限元单元的应变能密度依次进行空间平滑过滤和时间平滑过滤，并将边界传播方程中的拉格朗日乘子的值更新为过滤后第Ns个小的应变能密度，Ns为当前需去除的固体有限元单元的数量；基于更新后的边界传播方程和水平集函数进行拓扑优化以减小设计区域的柔度；重复执行上述计算、过滤、更新及优化操作，直至优化后设计区域的柔度收敛至最小。提出无参数法确定拉格朗日乘子，可有效解决现有方法存在的体积约束不准确、计算效率低以及收敛不稳定等问题。
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公开(公告)号：CN111444579B
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN202010166397.7
申请日：2020-03-11
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明属于复合材料结构优化设计领域，并具体公开了一种考虑可制造性的复合材料结构优化设计方法。该方法包括：划分复合材料结构的设计域并设定纤维角度的初始值；建立单元刚度矩阵并计算整体位移向量和各单元的位移向量；计算目标函数柔度值，同时计算各单元中心点的灵敏度；设置长边与纤维方向平行的第一矩形区域，并得到各单元中心点的过滤灵敏度；设置长边与纤维方向垂直的第二矩形区域，以得到各单元中心点的灵敏度平均值；更新各单元中心点的纤维角度并重复上述步骤，直至满足优化终止条件，以此完成复合材料结构的优化设计。采用本发明提供的方法能够得到可制造并满足工艺约束的变刚度复合材料结构设计，极大改善了结构的可制造性。
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公开(公告)号：CN112818576B
公开(公告)日：2024-04-19
申请号：CN202110116287.4
申请日：2021-01-28
Applicant: 华中科技大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 本发明属于复合结构设计优化领域，公开一种曲线纤维复合结构设计多层级优化方法，包括：建立参数化层次，从最粗层到最细层；对于每一层在结构内部均匀布局一系列场中心点，根据场中心点构建向量场，给定各场中心点处的初始向量，求解各场中心点处的初始权重系数；利用有限元分析建立刚度矩阵与设计变量的关系；通过基于敏度及其共轭映射的优化算法更新设计变量达到结构柔度最小的目标；得到较粗层优化问题的解，进而计算邻近较细层的设计初始值；重复以上步骤，求解最细层优化问题，得到曲线纤维复合结构最优纤维角度空间连续变化布局。优化方法与基于无散向量场插值的参数化格式结合，在设计变量减少优化效率较高的同时，优化过程计算成本降低。
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公开(公告)号：CN111985137B
公开(公告)日：2024-04-05
申请号：CN202010850986.7
申请日：2020-08-21
Applicant: 华中科技大学
IPC: G06F30/23
Abstract: 本发明属于结构设计拓扑优化领域，具体公开了一种针对多孔结构拓扑优化的多变量切割水平集优化方法，包括：将设计参考域划分为M个单元；在每个单元使用多个基本水平集函数及其分割函数来描述微观结构，由切割函数进行切割，实现微观结构的形状和拓扑变化；切割操作后，每个单元中得到多个虚拟微观结构，通过布尔运算将它们组合在一起，生成实际微观结构，其中，本方法将微观结构原型从方格形网格映射到四边形网格，同时采用更高阶的切削函数，能更加灵活地处理具有更加复杂几何结构的多孔结构，解决了工程实际应用中多孔结构宏观形状高度不规则、无法使用方形网格划分的问题，以及双线性插值函数几何模型不够灵活，无法较好描述多孔结构等问题。
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公开(公告)号：CN111444579A
公开(公告)日：2020-07-24
申请号：CN202010166397.7
申请日：2020-03-11
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明属于复合材料结构优化设计领域，并具体公开了一种考虑可制造性的复合材料结构优化设计方法。该方法包括：划分复合材料结构的设计域并设定纤维角度的初始值；建立单元刚度矩阵并计算整体位移向量和各单元的位移向量；计算目标函数柔度值，同时计算各单元中心点的灵敏度；设置长边与纤维方向平行的第一矩形区域，并得到各单元中心点的过滤灵敏度；设置长边与纤维方向垂直的第二矩形区域，以得到各单元中心点的灵敏度平均值；更新各单元中心点的纤维角度并重复上述步骤，直至满足优化终止条件，以此完成复合材料结构的优化设计。采用本发明提供的方法能够得到可制造并满足工艺约束的变刚度复合材料结构设计，极大改善了结构的可制造性。
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