【技术实现步骤摘要】
针对工字梁二维模型的形状优化方法
本专利技术涉及一种二维产品模型形状优化设计，尤其涉及一种基于产品模型特征框架的形状优化算法。
技术介绍
传统有限元的分析优化不同，等几何分析可以直接利用其几何模型中的样条信息进行优化分析。传统有限元分析优化中，在CAD模型中进行设计几何模型然后在CAE分析模型中进行网格划分然后分析，该过程是单向的不可逆，但对其模型优化可以双向。正是这一特性使得有限元分析优化无法进行CAD和CAE集成共同优化，过程繁琐耗时。而等几何分析的设计优化中，模型的设计构建、分析及优化都可基于同一样条函数进行，其构建几何模型是的参数都可作为影响其模型结构的参数，从而进行优化分析。如NURBS函数，模型的形状由函数中的基函数、控制点、权重等精确表达，将控制点坐标及权重作为优化设计变量进行形状优化。当几何模型的参数变化，其分析模型的形状也随之变化，在等几何分析中，利用单元替代了传统有限元的网格，所以单元会随形状迭代更新。因此基于等几何分析的结构优化方法在优化过程中不需要重新划分网格单元，也不会产生网格畸变、分析模型与几何模型不对应等情况。该优化方法在工程应用及科...
【技术保护点】
1.一种针对工字梁二维模型的形状优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立工字梁二维模型，控制点坐标点坐标和权重作为建模参数构建出工字梁二维模型的特征曲线，给所述特征曲线添加约束条件得到参数化的特征框架，通过该参数化特征框架可以驱动工字梁二维模型的变形；2)根据NURBS参数理论，建立等几何分析模型。为实现等几何分析采用一定方法获取工字梁二维模型的边界控制点和权重以及内部控制点和权重；3)确定优化算法，建立以控制点坐标坐标及权重为设计变量的灵敏度矩阵，给工字梁二维模型施加边界条件或约束条件，利用等几何分析方法得到每个控制点坐标坐标和权重与目标优化方程以及约束方程间的导数关...
【技术特征摘要】
1.一种针对工字梁二维模型的形状优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立工字梁二维模型，控制点坐标点坐标和权重作为建模参数构建出工字梁二维模型的特征曲线，给所述特征曲线添加约束条件得到参数化的特征框架，通过该参数化特征框架可以驱动工字梁二维模型的变形；2)根据NURBS参数理论，建立等几何分析模型。为实现等几何分析采用一定方法获取工字梁二维模型的边界控制点和权重以及内部控制点和权重；3)确定优化算法，建立以控制点坐标坐标及权重为设计变量的灵敏度矩阵，给工字梁二维模型施加边界条件或约束条件，利用等几何分析方法得到每个控制点坐标坐标和权重与目标优化方程以及约束方程间的导数关系，即得到灵敏度矩阵，对所述灵敏度矩阵进行求解，确定优化算法；4)利用选用的优化算法，依次对每个优化设计参数和对应的特征框架模型进行更新迭代，直到满足给定的迭代终止条件。2.根据权利要求1所述的针对工字梁二维模型的形状优化方法，其特征在于：上述步骤3)中的目标优化方程以及约束方程建立方法：在一定体积约束下，以最小结构柔度为优化目标，该结构优化问题的数学公式可以表示为：其中，f表示为柔度方程，b表示为优化设计变量集合，包括控制点坐标和权重，u(b)表示为受设计变量影响的位移函数，f表示载荷集合，K表示刚度矩阵，V表示模型的体积或面积，V*表示模型的最大体积或面积值，bimin和bimax分别表示设计变量bi的最小值和最大值。3.根据权利要求1所述的针对工字梁二维模型的形状优化方法，其特征在于：上述步骤3)中的对灵敏度矩阵进行求解的方...
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