The invention relates to a plane structure design method, in which the initial control point is input to generate multiple initial models, and then spliced into one, and the continuity of the model is improved; through the analysis module, the stiffness matrix and displacement of the initial model are analyzed, and the value of the design variable is calculated; the initial control point is imported into the optimization module, and the result of the objective function is solved; the objective function knot is judged If it is the optimal design variable value, solve the result of objective function; refine the model to obtain the optimal display control point; display the optimal control point by stress nephogram. In the modeling, the continuity problem of piecewise splicing is solved, so that the model presents a smooth transition no matter the change of displacement or stress; in the optimization, the derivative of the equivalent stress and the equivalent stress to the design variable is solved; the sensitivity method is used as a bridge, and the derivative of the equivalent stress to the design variable is connected with the displacement of the control point. It makes the optimization of geometric analysis more concise and reasonable.
【技术实现步骤摘要】
一种平面结构设计方法
本专利技术涉及一种结构设计技术,特别涉及一种平面结构设计方法。
技术介绍
机械设计是机械工业中最重要的环节,就是在各种限定的条件下(如材料,加工,理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械,即做出优化设计。过去,设计的优化主要依靠设计者的知识,经验和远见。随着机械工程理论发展和计算机设计软件的应用,使机械设计更加高效,精准。之后等几何理论的发展,使得机械设计优化更加的简单。等几何分析的优点在于,将一个复杂难以表达的模型轻松的表达出来。现在流行的等几何分析建模方法主要有两种:裁剪法和分片法。裁剪法的缺点在于,虽然可以根据参数空间对模型进行修改,再映射到物理空间,但是处理边界问题时,就显得非常的复杂,对于接下来的分析优化,有着一定的难度。分片法是最近比较流行的方法,优点在于,可以将复杂的模型分解成简单的几片,表达出来之后,再进行拼接计算。现在分片法的技术问题在于,如何提高连续性,另在等几何分析里,优化的目标函数研究也是至关重要的,模型的集中应力的优化也必不可少。
技术实现思路
本专利技术是针对现在优化设计存在的问题,提出了一种平面结构设计方法,几何分析优化更简洁合理,并解决现在分片法中的连续性问题。本专利技术的技术方案为:一种平面结构设计方法,具体包括如下步骤:1)观察需要设计的模型,分解模型,将模型分解成常规可以表达的单片,再通过需要考虑的应力分布输入单片初始控制点以生成单片的初始模型,再通过程序使单片的控制点一一编号,将相邻的两片拼接为一片,在拼接完成的两片里, ...
【技术保护点】
1.一种平面结构设计方法,其特征在于,具体包括如下步骤:/n1)观察需要设计的模型,分解模型,将模型分解成常规可以表达的单片,再通过需要考虑的应力分布输入单片初始控制点以生成单片的初始模型,再通过程序使单片的控制点一一编号,将相邻的两片拼接为一片,在拼接完成的两片里,插入连续性控制点,再通过改变边界和内部曲线的节点矢量,表现出在图形上显示等参线是圆滑的;/n2)利用环环相扣的超参单元对传统等参单元进行替换,在参数空间计算形函数R对一个控制点坐标的xy两个方向的导数,通过雅克比矩阵的转换,求解出单元应力应变矩阵B,再通过单元应力应变矩阵B求解出单元刚度矩阵K,最后根据公式u=K/f求解出单元中各个控制点的位移,u为控制点坐标列阵;K为单元刚度矩阵;f为载荷列阵;/n3)将等效应力作为目标函数,优化等效应力:采用形状尺寸优化,建立目标函数的解和控制点位置坐标的关系,将根据需要优化的控制点作为初始控制点,进行优化,得到优化后的控制点坐标;/n4)将步骤3)求得的优化后的控制点坐标输入,计算出控制点对应模型的等效应力,判断此等效应力是否是等效应力函数的极小值,如果不是,则返回步骤3)对控制点进 ...
【技术特征摘要】
1.一种平面结构设计方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)观察需要设计的模型,分解模型,将模型分解成常规可以表达的单片,再通过需要考虑的应力分布输入单片初始控制点以生成单片的初始模型,再通过程序使单片的控制点一一编号,将相邻的两片拼接为一片,在拼接完成的两片里,插入连续性控制点,再通过改变边界和内部曲线的节点矢量,表现出在图形上显示等参线是圆滑的;
2)利用环环相扣的超参单元对传统等参单元进行替换,在参数空间计算形函数R对一个控制点坐标的xy两个方向的导数,通过雅克比矩阵的转换,求解出单元应力应变矩阵B,再通过单元应力应变矩阵B求解出单元刚度矩阵K,最后根据公式u=K/f求解出单元中各个控制点的位移,u为控制点坐标列阵;K为单元刚度矩阵;f为载荷列阵;
3)将等效应力作为目标函数,优化等效应力:采用形状尺寸优化,建立目标函数的解和控制点位置坐标的关系,将根据需要优化的控制点作为初始控制点,进行优化,得到优化后的控制点坐标;
4)将步骤3)求得的优化后的控制点坐标输入,计算出控制点对应模型的等效应力,判断此等...
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