【技术实现步骤摘要】
一种考虑承载特性的负泊松比点阵结构拓扑优化方法
本专利技术属于结构优化设计相关
，更具体地，涉及一种考虑承载特性的负泊松比点阵结构拓扑优化方法。
技术介绍
拓扑优化作为一种结构设计方法，在过去的几十年中得到了迅速的发展，人们在结构拓扑优化上开发了各种方法与技术。其中具有代表性的方法有SIMP法(Solidisotropicmaterialwithpenalization)、水平集法(Levelsetmethod)、ESO法(Evolutionarystructuraloptimization)以及基于ESO法发展的BESO法(Bidirectionalevolutionarystructureoptimizationmethod)。结构拓扑优化不同于尺寸和形状优化，是在结构初始拓扑关系未知的情况下，在设计空间中力传递路径最优或刚度分布最优的情况下，材料寻求结构的拓扑形式。目前拓扑优化设计主要集中在静态刚度优化、动力学特征值优化等单目标优化问题上，然而，在实际工程领域中存在着大量的多目标拓扑优化问题。在拓扑优化技术的应用中，防撞结构的性能作为安全问题的一个方面...
【技术保护点】
1.一种考虑承载特性的负泊松比点阵结构拓扑优化方法，其包括以下步骤：步骤一：基于改进的SIMP材料弹性模量‑密度的插值模型，对材料的相对密度、体分比、优化算法参数及相关其他参数进行初始化；步骤二：对微结构进行有限元分析，以获得设计域内每个节点的位移；步骤三：基于能量均匀化方法求解微结构的等效弹性矩阵，其中包括相关弹性参数的等效表达；步骤四：构建考虑承载特性的负泊松比点阵结构单胞的多目标拓扑优化数学模型，以结构负泊松比与刚度为目标函数，以体积为约束；步骤五：基于伴随向量法求解目标函数对设计变量的敏度；步骤六：使用改进的优化准则法求解点阵结构单胞拓扑优化模型，更新设计变量；步骤...
【技术特征摘要】
1.一种考虑承载特性的负泊松比点阵结构拓扑优化方法，其包括以下步骤：步骤一：基于改进的SIMP材料弹性模量-密度的插值模型，对材料的相对密度、体分比、优化算法参数及相关其他参数进行初始化；步骤二：对微结构进行有限元分析，以获得设计域内每个节点的位移；步骤三：基于能量均匀化方法求解微结构的等效弹性矩阵，其中包括相关弹性参数的等效表达；步骤四：构建考虑承载特性的负泊松比点阵结构单胞的多目标拓扑优化数学模型，以结构负泊松比与刚度为目标函数，以体积为约束；步骤五：基于伴随向量法求解目标函数对设计变量的敏度；步骤六：使用改进的优化准则法求解点阵结构单胞拓扑优化模型，更新设计变量；步骤七：判断两次迭代之间设计变量的变化量的绝对值是否满足收敛条件，若满足收敛条件，则输出最优单胞构型，否则返回步骤二进行新一轮的迭代优化。2.根据权利要求1所述的一种考虑承载特性的负泊松比点阵结构拓扑优化方法，其特征在于：所述步骤一中改进的SIMP材料弹性模量-密度插值模型的数学表达式为：Ee(ρe)＝Emin+ρep(E0-Emin)(1)式中：ρe表示单元的密度，其取值范围0～1；Ee(ρe)表示经过插值后的弹性模量；E0表示实体结构的弹性模量；Emin表示近似孔洞的假想材料；p是为了消除灰度单元的惩罚因子，其通常取p＝3～5。3.根据权利要求1所述的一种考虑承载特性的负泊松比点阵结构拓扑优化方法，其特征在于：所述步骤三中，用能量均匀化方法表征微结构的弹性参数：式中：为指数表示法中的均质弹性张量；Y为基本单元领域；Eijpq为弹性张量；为定义规定的宏观应变场；为周期性波动应变场，能量均匀化方法将载荷直接作用在基本单元的边界。...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜义贤，尹鹏，田启华，周祥曼，郭名璧，罗明亮，孙鹏飞，张跃，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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