一种多构型点阵结构的拓扑优化方法

    公开(公告)号:CN114999591A

    公开(公告)日:2022-09-02

    申请号:CN202210507811.5

    申请日:2022-05-10

    Abstract: 本发明公开了一种多构型点阵结构的拓扑优化方法,属于拓扑结构优化技术领域,所述方法包括:基于水平集函数描述多种构型点阵的单胞,并在相同等效密度区间中获取各个所述构型基础点阵单胞对应的一系列点阵单胞,并计算其等效弹性张量;建立多构型点阵结构每个有限单元对应的弹性张量关于单元相对密度的插值函数,利用所述插值函数构建多构型点阵结构的拓扑优化模型;采用交替活动相算法将所述拓扑优化问题分解为多个子问题并对其求解,从而对点阵结构的宏观布局进行优化,得到目标多构型点阵结构。本发明实现了多种拓扑构型不同的点阵单胞在宏观设计域中的非均匀分布,充分发挥了材料潜力,提升了点阵结构的力学性能。

    一种基于卷积神经网络的结构拓扑构型预测方法

    公开(公告)号:CN113343427B

    公开(公告)日:2022-08-05

    申请号:CN202110513198.3

    申请日:2021-05-11

    Abstract: 本发明公开了一种基于卷积神经网络的结构拓扑构型预测方法,属于结构优化领域,包括:构建训练数据集,其中的每一个训练样本包含结构的最优拓扑构型和对应的多通道张量;结构预设体积分数、载荷位置和载荷方向中任一项发生变化时,至少一个通道会发生相应的变化;建立网络模型,其中,多个编码模块用于提取多通道张量的多个不同尺度的特征图谱;SE‑ResNet模块用于获取特征图谱中各通道的注意力权重并融合至特征图谱;解码模块以前一模块及对应编码模块输出的特征图谱为输入,用于将特征图谱扩张到目标尺寸;利用训练数据集对网络模型进行训练,在训练结束后,得到结构最优拓扑构型预测模型。本发明能够提高结构最优拓扑构型的预测精度。

    一种具有梯度多孔夹芯的夹层结构拓扑优化方法

    公开(公告)号:CN110955938B

    公开(公告)日:2021-08-31

    申请号:CN201911078172.X

    申请日:2019-11-06

    Abstract: 本发明属于结构优化相关技术领域,并具体公开了一种具有梯度多孔夹芯的夹层结构拓扑优化方法。所述方法包括:将夹层结构切片化处理,采用变厚度法优化各切片层的密度,以此确定上、下面板厚度,然后优化中间夹芯的一个切片层中各单元的密度值,将密度值区间分割为m个等差密度区间,得到m种代表性夹芯单元的密度值,然后逐个优化选定的m种代表性夹芯单元以获得优化后的构型,并对优化后的构型进行形状插值以获得该切片层所有夹芯单元的构型,将优化后的该切片层在夹层结构的高度方向上周期性重复,得到该夹层结构的构型,则完成拓扑优化。本发明实现了夹层结构上、下面板厚度,夹芯单元构型及其在夹芯层梯度分布的同时优化。

    一种基于卷积神经网络的材料结构拓扑优化方法及系统

    公开(公告)号:CN113191008A

    公开(公告)日:2021-07-30

    申请号:CN202110511653.6

    申请日:2021-05-11

    Abstract: 本发明属于结构优化相关技术领域,其公开了一种基于卷积神经网络的材料结构拓扑优化方法及系统,优化方法包括:将U‑Net中的编码器网络调整为MobileNet网络,以获得Mobile‑U‑Net卷积神经网络;获取多种边界条件的多个样本数据信息,将样本数据信息分别输入Ordered SIMP获得对应的拓扑结构的单元密度值;将所述多种边界条件和单元密度值分别进行编码以与所述Mobile‑U‑Net卷积神经网络的输入通道和输出通道的预设尺寸相匹配;采用边界条件和单元密度值对Mobile‑U‑Net卷积神经网络进行训练获得训练完成的Mobile‑U‑Net卷积神经网络;将待优化材料结构的边界条件输入训练完成的Mobile‑U‑Net卷积神经网络获得拓扑优化结构。本申请通过设计一种用于结构优化的卷积神经网络,实现可以考虑多种因素并且快捷高效的结构拓扑优化。

    一种代理模型驱动的梯度点阵夹层结构优化方法

    公开(公告)号:CN112395700A

    公开(公告)日:2021-02-23

    申请号:CN202011248594.X

    申请日:2020-11-10

    Abstract: 本发明属于结构优化相关技术领域,其公开了一种代理模型驱动的梯度点阵夹层结构优化方法,所述方法包括以下步骤:(a)基于水平集函数构建原型点阵和样本点阵,计算样本点阵的弹性张量并将其用于搭建代理模型以用于预测点阵单元力学属性;(b)基于所述代理模型采用变厚度法优化各个切片层的密度,并根据优化后的切片层密度分布确定夹层结构的上面板、中间夹芯和下面板的厚度;(c)基于所述代理模型采用自由材料优化模型优化夹芯层内点阵单元的密度分布;(d)基于夹芯层内点阵单元的相对密度对其进行形状插值,以获取夹芯层内梯度点阵的具体构型,实现拓扑优化过程,提升夹层结构的力学性能。

    一种基于投影轮廓线主动学习的结构可靠性分析方法

    公开(公告)号:CN108829974B

    公开(公告)日:2020-10-16

    申请号:CN201810623005.8

    申请日:2018-06-15

    Inventor: 肖蜜 张晋豪 高亮

    Abstract: 本发明属于结构可靠性分析相关技术领域,其公开了一种基于投影轮廓线主动学习的结构可靠性分析方法,该方法包括以下步骤:(1)建立克里金近似模型;(2)计算各个候选点上的预测值、预测方差及梯度;(3)采用投影轮廓线主动学习方法搜索出更新点;(4)判断更新点是否满足更新的停止条件,若满足,则转至步骤(6),否则转至步骤(5);(5)更新实验设计数据,并转至步骤(1);(6)计算失效概率的上下界;(7)判断失效概率上下界的变异系数是否满足方法停止条件,若满足,转至步骤(9),否则转至步骤(8);(8)更新候选点集,并转至步骤(2);(9)输出步骤(6)得到的失效概率上下界。由此降低了成本,提高了效率。

    一种基于应力惩罚和自适应体积的结构拓扑优化设计方法

    公开(公告)号:CN107273613B

    公开(公告)日:2018-06-12

    申请号:CN201710452770.3

    申请日:2017-06-15

    Inventor: 肖蜜 褚晟 高亮

    Abstract: 本发明属于结构优化设计相关技术领域,并公开了一种基于应力惩罚和自适应体积的结构拓扑优化设计方法,适用于考虑应力约束、刚度最大化和体积分数最小化的结构优化,所述方法包括以下步骤:利用基于应力惩罚和参数化水平集方法的优化模型,求解体积约束下基于应力的柔度最小化结构优化,利用区间搜索方法调整体积约束,以缩小结构最优体积分数的搜索范围,获得最优结构的体积分数上限值;利用局部搜索方法进一步调整体积约束,以获得最优结构的体积分数,并输出最优结构。本发明运用循环的方式进行求解,避免了直接将结构体积最小化作为优化目标或人为主观选取体积约束带来的弊端。优化后的结构具有高刚度、轻量化的优点,且其强度满足设计要求。

    一种应力约束下多相材料柔性机构拓扑优化方法

    公开(公告)号:CN107491599A

    公开(公告)日:2017-12-19

    申请号:CN201710657559.5

    申请日:2017-08-03

    Inventor: 肖蜜 褚晟 高亮

    CPC classification number: G06F17/5086

    Abstract: 本发明属于结构优化设计相关技术领域,其公开了一种应力约束下多相材料柔性机构拓扑优化方法,用于优化多相材料柔性机构的结构,其包括以下步骤:(1)构建多相材料水平集拓扑描述模型,描述结构多相材料分布;(2)构建刚度插值模型和可分离应力插值模型,分别计算多相材料结构弹性刚度和应力;(3)构建基于加权法和应力惩罚的多相材料柔性机构参数化水平集拓扑优化模型,同时优化柔性机构的输出位移和柔度,并控制多相材料结构局部应力。上述方法应用于应力约束下多相材料柔性机构拓扑优化设计,优化后获得的多相材料柔性机构具有高柔性、高刚度的优点,并且其柔性结部分无单点铰链现象,结构强度要求得到满足,应力集中问题被缓解。

    一种高效的结构频率响应拓扑优化方法

    公开(公告)号:CN107315872A

    公开(公告)日:2017-11-03

    申请号:CN201710485850.9

    申请日:2017-06-23

    CPC classification number: G06F17/5018

    Abstract: 本发明属于结构拓扑优化设计相关技术领域,其公开了一种高效的结构频率响应拓扑优化方法,其包括以下步骤:(1)将待优化结构的动力学模型中的标准水平集函数中的时间和空间两个耦合变量解耦,同时将与时间相关的水平集函数表示为矩阵乘积形式;(2)将与时间相关的水平集函数的偏微分方程转化为常微分方程,进而得到新的线性系统,并求解获得与时间相关的水平集函数;(3)对宏观结构进行有限元分析,进而计算结构优化问题的目标函数与约束函数;(4)计算步骤(3)所得的目标函数与约束函数关于设计变量的敏度,进而更新设计变量后,判断所述目标函数是否收敛。该方法采用离散小波变换技术对插值矩阵进行再压缩,提高了效率,降低了成本。

    基于核外电子概率密度分布的复杂曲面零件匹配检测方法

    公开(公告)号:CN106354935B

    公开(公告)日:2017-07-18

    申请号:CN201610763863.3

    申请日:2016-08-30

    Abstract: 本发明属于精密加工与测量技术领域,并公开了一种基于核外电子概率密度分布的复杂曲面零件匹配检测方法,包括:对待测零件进行非接触式扫描获得扫描点云,并将其与设计点云组成匹配比较对象;将两片点云转换到同一三维坐标系内,并将各个点看作原子的原子核,将此原子核的邻域点看作核外电子,遍历所有点计算得出其对应的电子概率密度分布值;基于计算得出的电子概率密度分布值确定两个模型的误差,并在当前误差不满足终止条件时对测量点云进行粗匹配和精匹配,直至满足终止条件为止。通过本发明,能够有效解决现有非接触式匹配检测技术中对模型几何结构及初始位置敏感,且易陷入局部最优的技术难题。

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