基于特征建模的循环对称筒形支撑结构拓扑优化设计方法

    公开(公告)号:CN107515960B

    公开(公告)日:2020-02-14

    申请号:CN201710558813.6

    申请日:2017-07-11

    Abstract: 本发明公开了一种基于特征建模的循环对称筒形支撑结构拓扑优化设计方法,用于解决现有循环对称结构拓扑优化设计方法实用性差的技术问题。技术方案是计算径向内层单胞的径向边长和相邻径向单胞的比例因子,将循环对称结构置于划分为规则四边形网格的嵌入区域内,确定网格节点所属单胞编号,将基本单胞内定义的形状特征进行平移与比例放大,通过坐标变换计算网格节点处的水平集函数,根据网格节点与结构边界的相对位置判定有限单元类型,施加边界条件与载荷,建立基于固定网格的平面循环对称结构力学模型。选取形状特征位置、倾斜角和尺寸变量作为优化问题设计变量,通过形状特征的平移、旋转与变形实现平面循环对称结构的拓扑优化设计,实用性好。

    基于特征驱动的翼面结构拓扑优化方法

    公开(公告)号:CN107526866A

    公开(公告)日:2017-12-29

    申请号:CN201710558819.3

    申请日:2017-07-11

    Abstract: 本发明公开了一种基于特征驱动的翼面结构拓扑优化方法,用于解决现有翼面结构拓扑优化方法实用性差的技术问题。技术方案是首先确定翼面结构中与工程实际相符梁的特征形状,定义其角度,位置和尺寸为设计变量,采用固定网格方法,再利用水平集方法和布尔操作得到翼面特征布局初始结构,在优化的每一步迭代步中,根据优化变量结果对翼面特征布局进行更新,以一定材料体积为约束结构应变能最小为目标进行拓扑优化得到翼面加筋布局设计结果。用该方法对翼面结构进行拓扑优化,由作为特征的梁组合而成的布局优化结果可以直接指导并应用于工程实际,实用性好。

    设计相关压力载荷作用下的结构形状-拓扑联合优化方法

    公开(公告)号:CN107341316A

    公开(公告)日:2017-11-10

    申请号:CN201710567970.3

    申请日:2017-07-13

    Abstract: 本发明公开了一种设计相关压力载荷作用下的结构形状-拓扑联合优化方法,用于解决现有设计相关压力载荷作用下的结构拓扑优化设计方法实用性差的技术问题。技术方案是分别采用隐式B样条曲线和闭合B样条曲线描述结构的压力边界和拓扑边界,在压力边界处定义厚度均匀的非设计域,通过更新两类样条曲线的控制参数实现压力边界和拓扑边界的演化,从而实现设计相关压力载荷作用下结构的形状-拓扑联合优化设计。该方法将结构压力边界和拓扑边界与B样条曲线相关联,定义B样条曲线的控制点信息、位置为优化问题的形状设计变量,优化结果显式包含B样条曲线控制点和位置信息,可以与现有计算机辅助设计软件无缝集成,实用性好。

    基于多点位移协调约束的多组件结构系统布局优化设计方法

    公开(公告)号:CN103425832B

    公开(公告)日:2016-06-08

    申请号:CN201310340432.2

    申请日:2013-08-06

    Abstract: 本发明公开了一种基于多点位移协调约束的多组件结构系统布局优化设计方法,用于解决现有多组件结构系统布局优化设计方法实用性差的技术问题。技术方案是通过结构的CAD模型建立有限元模型,将多组件结构有限元模型划分为结构网格、背景网格和组件网格三部分,定义载荷和边界条件;将组件和设计域边界划分包络圆,建立约束方程;对多组件结构系统布局进行优化设计;通过优化灵敏度分析,求得目标函数和约束条件的灵敏度,采用梯度优化算法进行优化设计,得到优化结果。由于采用辅助单元法来控制多点位移协调,辅助单元与组件的各个需要控制的节点相连,通过约束辅助单元的整体柔顺度来达到控制各节点间相对位移的目的,实用性强。

    基于P范数的多组件结构系统布局优化设计方法

    公开(公告)号:CN103488813A

    公开(公告)日:2014-01-01

    申请号:CN201310354308.1

    申请日:2013-08-14

    Abstract: 本发明公开了一种基于P范数的多组件结构系统布局优化设计方法,用于解决现有方法约束过多导致优化问题难以进行或难以收敛的技术问题。技术方案是使用P范数将所有组件干涉约束方程凝聚为一个或多个约束方程,通过P范数将所有的组件干涉约束方程凝聚成一个或几个约束方程,得到的P范数的值逼近所有约束函数的最大值,并且是对组件干涉问题可行域的一个保守估计,使优化可以在原可行域的范围内寻找局部或全局最优解。本发明约束凝聚方法结合基于背景网格和密度点技术的组件协同拓扑优化设计方法,解决了背景技术中传统的组件协同拓扑优化设计方法中由于干涉约束数目过多导致优化难以进行或难以收敛的技术问题,使优化问题能顺利进行并收敛。

    基于多弧段曲线的压力载荷下的结构拓扑-形状联合优化方法

    公开(公告)号:CN103425831A

    公开(公告)日:2013-12-04

    申请号:CN201310340431.8

    申请日:2013-08-06

    Abstract: 本发明公开了一种基于多弧段曲线的压力载荷下的结构拓扑-形状联合优化方法,用于解决现有压力载荷下的结构拓扑-形状协同优化方法实用性差的技术问题。技术方案是采用NURBS样条插值来描述压力载荷作用边界曲线段,NURBS曲线控制点为独立于拓扑设计变量的形状设计变量;进行结构拓扑-形状联合优化;优化后将需要数控加工制造的轮廓边界用多弧段曲线代替,对多弧段曲线轮廓进行精细形状优化。这种方法既能够进行压力载荷工况下的拓扑-形状联合优化,又能够使得优化后的结构轮廓为多弧段轮廓,适用于数控加工制造工艺,实用性强。

    循环对称圆柱网格结构拓扑优化设计方法

    公开(公告)号:CN103207940B

    公开(公告)日:2015-07-22

    申请号:CN201310143035.6

    申请日:2013-04-23

    Abstract: 本发明公开了一种循环对称圆柱网格结构拓扑优化设计方法,用于解决现有循环对称圆柱网格结构的拓扑优化设计方法完备性差的技术问题。技术方案是在单胞轴向方向上引入约束方程,通过约束方程的引入,使得单胞轴向交界处的位移连续,同样由于约束方程的引入,导致单胞与压力载荷接触的区域材料可以去除。对于具体实施方式中的圆柱网格结构轴拉压力载荷下的拓扑优化设计,与背景技术的方法相比,本发明方法单胞轴向交界处的位移连续,同样由于约束方程的引入,去除了导致单胞与压力载荷接触的区域材料。而背景技术方法在单胞轴向交界处的位移不连续,而且由于轴向压力载荷为设计相关载荷,导致其单胞与压力载荷接触的区域材料不可去除。

    基于网格参数化与B样条参数化结合的复杂曲面加筋优化方法

    公开(公告)号:CN114492114A

    公开(公告)日:2022-05-13

    申请号:CN202210008688.2

    申请日:2022-01-06

    Abstract: 本发明涉及一种基于网格参数化与B样条参数化结合的复杂曲面加筋优化方法,通过网格参数化后扭曲度的大小判断该展平结果是否满足B样条参数化方法的要求。如果扭曲度超过某一标准,则需要用割缝法对三维曲面进行切割,将切割后的网格参数化结果的扭曲度再一次与标准值进行比较,直至网格参数化结果的扭曲度满足B样条参数化要求为止。通过以上的网格参数化与B样条参数化方法的结合,可以实现复杂曲面的B样条参数化加筋结构优化设计,不需要额外过滤及光顺便可以得到光滑且高阶连续的、高度渐变的三维曲面上的加筋布局。

    基于形状特征的多尺度结构材料一体化设计方法

    公开(公告)号:CN107563010A

    公开(公告)日:2018-01-09

    申请号:CN201710671865.4

    申请日:2017-08-08

    Abstract: 本发明公开了一种基于形状特征的多尺度结构材料一体化设计方法,用于解决现有结构材料一体化设计方法实用性差的技术问题。技术方案是将形状特征作为宏观和微观设计的基本元素,采用规则四边形有限元网格,通过计算特征结构的水平集函数描述结构外形。通过均匀化方法将微观结构的材料属性与宏观结构单元相关联,建立基于固定网格的多尺度力学模型。选取形状特征的形状位置参数作为设计变量,实现宏观与微观拓扑优化设计。该方法将宏观结构设计与微结构设计相关联,采用水平集方法对模型进行描述,可因地制宜的获得多种微结构形式,可获得边界光滑、显式包含特征信息的优化结果,可以与现有计算机辅助设计软件无缝集成,实用性好。

    基于特征建模的循环对称筒形支撑结构拓扑优化设计方法

    公开(公告)号:CN107515960A

    公开(公告)日:2017-12-26

    申请号:CN201710558813.6

    申请日:2017-07-11

    Abstract: 本发明公开了一种基于特征建模的循环对称筒形支撑结构拓扑优化设计方法,用于解决现有循环对称结构拓扑优化设计方法实用性差的技术问题。技术方案是计算径向内层单胞的径向边长和相邻径向单胞的比例因子,将循环对称结构置于划分为规则四边形网格的嵌入区域内,确定网格节点所属单胞编号,将基本单胞内定义的形状特征进行平移与比例放大,通过坐标变换计算网格节点处的水平集函数,根据网格节点与结构边界的相对位置判定有限单元类型,施加边界条件与载荷,建立基于固定网格的平面循环对称结构力学模型。选取形状特征位置、倾斜角和尺寸变量作为优化问题设计变量,通过形状特征的平移、旋转与变形实现平面循环对称结构的拓扑优化设计,实用性好。

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