采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法，属于工程结构优化设计领域。主要步骤如下：首先执行结构接触非线性分析，得到接触面上节点受到的接触力；其次将接触力作为静态外载荷施加于原接触面上的节点，计算其静态位移；最后将此静态位移作为强制位移约束施加于接触面上的节点，对此线性静态工况下的约束反力进行优化。若优化后的结构满足接触力约束要求，则停止优化，否则重复以上步骤。本发明专利技术可以理性地对涉及接触力的结构进行优化，避免结构设计人员过分依赖感性的工程经验。相对于传统的代理模型法，本方法的优化精度更高，计算量更小，可以运用到复杂工程实际问题。

【技术实现步骤摘要】
采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法
本专利技术涉及工程结构优化设计领域，特别涉及一种接触力优化方法，尤指一种采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法。
技术介绍
为了缩短设计周期与试验成本，计算机辅助的有限元仿真与优化技术已广泛应用于工程结构设计领域。然而由于接触工况的高度非线性，接触力对设计变量的灵敏度推导十分困难，目前尚无基于梯度的算法能求解接触力优化问题。工程上处理此类问题大多采用代理模型法，如响应面法。但代理模型法计算精度低，并且对于多变量优化，其计算量很大，因此代理模型法难以处理复杂模型的优化设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法，解决了现有技术存在的上述问题。本专利技术提出了等效静态位移法，可以求解结构接触力优化问题。且与已有的方法相比，精度更高、计算量更小，因此可以应用于工程实际。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法，包括以下步骤：(1)建立接触工况的有限元模型，静态或动态均可，执行接触非线性有限元分析，求得接触面上所有节点受到的接触力；(2)将步骤(1)所得接触力，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立接触工况的有限元模型，静态或动态均可，执行接触非线性有限元分析，求得接触面上所有节点受到的接触力；(2)将步骤(1)所得接触力，作为静态外载荷施加到接触面上的节点，求得载荷施加处节点的位移，此位移即等效静态位移；(3)将步骤(2)所得等效静态位移，作为强制位移约束，施加到原接触面上的节点；将强制位移产生的约束力作为目标函数或约束条件，执行线性静态结构优化；(4)将步骤(3)优化所得设计变量，代入步骤(1)中的接触工况，验证接触力是否满足约束要求；若满足要求，则优化结束，否则，继续执行步骤(2)至步骤(4)。

【技术特征摘要】
1.一种采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立接触工况的有限元模型，静态或动态均可，执行接触非线性有限元分析，求得接触面上所有节点受到的接触力；(2)将步骤(1)所得接触力，作为静态外载荷施加到接触面上的节点，求得载荷施加处节点的位移，此位移即等效静态位移；(3)将步骤(2)所得等效静态位移，作为强制位移约束，施加到原接触面上的节点；将强制位移产生的约束力作为目标函数或约束条件，执行线性静态结构优化；(4)将步骤(3)优化所得设计变量，代入步骤(1)中的接触工况，验证接触力是否满足约束要求；若满足要求，则优化结束，否则，继续执行步骤(2)至步骤(4)。2.根据权利要求1所述的采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法，其特征在于：步骤(1)所述的接触力的计算过程如下：对于静态接触分析，求解以下方程：KN(b,Z)Z＝f(1)其中，b为设计变量向量；Z为位移向量；KN为结构刚度矩阵，与设计变量和位移向量的值相关，下标N表示结构具有非线性特性；f为外部载荷向量；对于动态接触分析，如碰撞分析，求解以下方程：其中t...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪乾，左文杰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22