【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种结构设计技术,特别涉及一种。
技术介绍
结构拓扑优化是指寻求结构材料分布的最优拓扑形态,以优化结构的某些性能或减轻结构的重量。结构拓扑优化已发展100多年,大体分为解析方法和数值方法。解析法应用经典的数学理论进行求解,不便于在工程实际中直接应用。近几十年来,由于计算机在结构分析中的普遍应用促使了结构优化数值方法的迅猛发展,它主要分为两大类一类是可解决各类结构的尺寸、形状及拓扑优化,但计算效率和通用性并不理想的均勻化方法(homogenization method);另一类是以渐进结构优化方法(evolutionary structural optimization)为代表的启发性优化算法,它的特点是在宏观的角度上对结构材料分布进行设计,计算效率高,通用性好,能得到近似最优解。在工程实际中,近似最优解通常被广泛采纳,因此这一类算法具有良好的发展前景。本专利技术提出的结构拓扑优化方法基于“软杀”技术(SK0 :soft kill option),其基本原理是逐渐“软化”低应力的材料,“硬化”高应力的材料,使经过优化后的结构应力水平变得更均勻。它最初由德国Karlsruhe研究中心提出,基本原理如下假定结构由不同的材料组成,将每个单元的弹性模量作为参数来改变结构的拓扑形态。材料的弹性模量被定义为温度的函数,即随着温度的升高,弹性模量变小,材料被“软化”,当材料“软”到一定程度,可认为材料被删除;同时随着温度的降低,材料的弹性模量变大,材料被“硬化”。温度 r和弹性模量A间的关系可假设为线性关系,此处的温度没有物理意义,仅是单元弹性模量改变的控 ...
【技术保护点】
1.一种基于连续阶跃参考应力的满应力结构拓扑优化设计方法,其特征在于,具体包括如下步骤:1)建立结构的力学模型,进行有限元网格划分,根据设计要求设置设计区域,初始化设计参数和材料参数;2)令循环次数i=1,j=1;3)进行结构线性静力有限元分析,提取节点应力;4)计算连续阶跃参考应力σ(i,j)ref,计算公式为: ,其中ζ(i,j)为第i阶寻优过程中第j次迭代的权重系数,σ(i)ave是第i阶寻优过程中第1次迭代时结构的平均应力,权重系数ζ(i,j)计算公式如下:,其中ζ0(i)为第i阶寻优权重系数初值,α为常数,取0.1,Δζ为权重系数增量,由该式计算的权重系数连续阶跃变化,最大值不得超过规定的权重系数上限ζmax;5)根据结构局部应力更新局部温度,公式为;,式中上标i,j表示第i阶寻优过程中第j次迭代,Tn(i,j)为在第i阶寻优过程中第j次迭代时n节点的温度;σn(i,j-1)为第i阶寻优过程第j-1次迭代时n节点的应力;σ(i,j)ref为第i阶寻优过程中第j次迭代的连续阶跃参考应力, ...
【技术特征摘要】
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