一种内序列多相材料拓扑优化方法技术

本发明专利技术公开的一种内序列多相材料拓扑优化方法，具体为：步骤1、建立设计域的有限元模型，初始化算法中的参数，对材料按照模量大小进行降序排列，同时令外迭代编号Nout＝1，内迭代编号i＝1；步骤2、经步骤1后，对第i次子问题寻找最优解；步骤3、设定i＝m，即所有材料的体积约束被满足，则继续进行下一步，即转入步骤4；步骤4、经步骤3后，判断是否收敛；经计算后，若满足收敛，则继续进行步骤5的处理；反之，则令Nout＝Nout+1，之后返回步骤2；步骤5、停止，完成优化。本发明专利技术一种内序列多相材料拓扑优化方法，能避免多相材料优化模型非线性程度过高造成难于收敛的现象。

Topology optimization method for internal sequence polyphase material

A sequence of the invention discloses a multiphase material topology optimization method, in particular: Step 1, a finite element model of design domain, parameter initialization algorithm, arrangement of materials in accordance with the size and the descending modulus, outer iteration number Nout = 1, I = 1 in the number of iteration steps, by 2; step 1, the I subproblem is to find the optimal solution; step 3, set I = m, which all material volume constraint is satisfied, then continue to the next step, namely to step 4; step 4, after step 3, determine whether convergence; after calculating, if meet the convergence, treatment proceed to step 5; otherwise, the Nout = Nout+1, then return to step 2; step 5, stop, optimize. The invention relates to a method for optimizing the topology of an internal sequence multiphase material, which can avoid the phenomenon that the high degree of nonlinearity of the multiphase material optimization model is difficult to converge.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多相材料
，具体涉及一种内序列多相材料拓扑优化方法。
技术介绍
传统的多相材料拓扑优化方法中，在进行刚度设计时，优化的数学模型具体如下：在该模型中：(ρ1ρ2…ρm)e为设计变量，表示设计域Ω中第e个单元的相对密度；m为优化布局中需要布置的材料总相数；优化目标为结构的刚度最大化；对应为柔度C最小化；F、U和K分别表示结构的整体外荷载矢量、整体位移矢量、结构总刚度矩阵；gj表示优化中的约束条件，如：体积约束、边界某点的位移等；J为优化中约束条件的个数。当含有体积约束时，对于每一相材料给定其在结构初始设计域中的体积率作为上限，具体表达为如下形式：式中，Ne表示设计域中的总单元个数。对于设计域内的多种材料，需要进行插值。采用传统的变密度法，变密度法为结构拓扑优化的有效方法，其插值模型将离散的设计问题转化为连续设计变量的求解。为了消除中间密度的数量，要引入人工惩罚方案进行计算。两相材料的等效弹性模量具体表示为如下形式：式中，ρ1∈[0,1]为设计变量，表示单元的相对密度；E1和E2分别为两相材料的弹性模量；惩罚因子p＝3；对于空相，则令E2＝1.0×10-6E1，以避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内序列多相材料拓扑优化方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立设计域的有限元模型，初始化算法中的参数，对材料按照模量大小进行降序排列，同时令外迭代编号Nout＝1，内迭代编号i＝1；步骤2、经步骤1后，对第i次子问题寻找最优解；步骤3、设定i＝m，即所有材料的体积约束被满足，则继续进行下一步，即转入步骤4；步骤4、经步骤3后，判断是否收敛；经计算后，若满足收敛，则继续进行步骤5的处理；反之，则令Nout＝Nout+1，之后返回步骤2；步骤5、停止，完成优化。

【技术特征摘要】
1.一种内序列多相材料拓扑优化方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立设计域的有限元模型，初始化算法中的参数，对材料按照模量大小进行降序排列，同时令外迭代编号Nout＝1，内迭代编号i＝1；步骤2、经步骤1后，对第i次子问题寻找最优解；步骤3、设定i＝m，即所有材料的体积约束被满足，则继续进行下一步，即转入步骤4；步骤4、经步骤3后，判断是否收敛；经计算后，若满足收敛，则继续进行步骤5的处理；反之，则令Nout＝Nout+1，之后返回步骤2；步骤5、停止，完成优化。2.根据权利要求1所述的一种内序列多相材料拓扑优...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹靖，柴军瑞，杨毅，蔡坤，许增光，覃源，贾颖颖，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61