一种面向增材制造的多材料拓扑优化设计方法技术

本发明专利技术涉及本发明专利技术公开了一种面向增材制造的多材料拓扑优化设计方法具体包括如下步骤：步骤1、结合实际工程问题，定义拓扑优化设计域，进行连续体多材料拓扑优化；步骤2、根据拓扑优化设计域生成面向增材制造的初始桁架布局，在此基础上，计算多材料拓扑优化结果与桁架布局的映射矩阵；步骤3、根据多材料拓扑优化结果及映射矩阵评估胞元的有效性，进而删除初始设计域内无应变能/低应变能的无效/低效胞元；步骤4、根据拓扑优化结果及映射矩阵，使用连续型/离散型映射法得到有效胞元范围内的桁架结构设计结果。本发明专利技术能够有效的平衡多材料桁架结构设计过程中设计效率和质量，确保适用于增材制造的清晰的多材料分布和良好的可制造性。

A topology optimization design method of multi materials for additive manufacturing

【技术实现步骤摘要】
一种面向增材制造的多材料拓扑优化设计方法
本专利技术属于工程结构设计与分析领域，尤其涉及一种面向增材制造的多材料拓扑优化设计方法。
技术介绍
“将合适的材料布置在合适的位置”是轻量化设计的核心思想，增材制造为实现轻量化设计的制备提供了有效的制造手段，为最大程度地实现轻量化，迫切需要发展适用于增材制造特点的多材料拓扑优化设计方法。《一种考虑载荷作用次数的结构拓扑优化设计方法》，本专利技术公开了一种考虑载荷作用次数的结构拓扑优化设计方法。本专利技术将随机载荷多次作用的等效方法和移动渐近线算法应用到结构的可靠性拓扑优化设计中，相比于确定性拓扑优化设计，提高了结构工作的安全性和可靠性，并且克服了只考虑静态载荷作用的可靠性拓扑优化设计无法有效的表达可靠性时间属性的缺点。《一种外壳-填充结构的拓扑优化方法》，本专利技术属于结构优化设计相关领域，并具体公开了一种外壳-填充结构的拓扑优化方法。本专利技术采用超单元技术建立了宏观结构和介观结构的联系，通过宏观尺度的优化可以得到最优的填充分布，并自动得到厚度均匀的外壳，同时通过介观尺度的优化可以得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多材料增材制造结构设计方法，其特征在于：其特征在于：具体包括如下步骤：/n步骤1、依据实际工程实际问题，定义拓扑优化设计域，进行多材料拓扑优化，得到各材料分布，即各材料设计变量场信息ρ

【技术特征摘要】
1.一种多材料增材制造结构设计方法，其特征在于：其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1、依据实际工程实际问题，定义拓扑优化设计域，进行多材料拓扑优化，得到各材料分布，即各材料设计变量场信息ρim；
步骤2、根据拓扑优化设计域及增材制造的初始桁架布局进行多材料拓扑优化结果和桁架设计参数之间的映射；
步骤3：根据拓扑优化设计域及增材制造的初始桁架布局计算胞元的有效性，删除无效/低效胞元；
步骤4、根据多材料拓扑优化结果和映射矩阵使用连续型映射法或离散型映射法得到有效胞元范围内的桁架结构设计结果。


2.根据权利要求1所述的一种多材料增材制造结构设计方法，其特征在于：步骤2中，根据步骤1中得到的多材料拓扑优化的各材料设计变量场信息ρim，设计变量场信息和桁架设计参数之间的映射关系如下式表示:



其中，wjm表示增材制造桁架设计域中结构j的m号材料映射后的权重,结构j可以是桁架/面/体；
ρim表示多材料拓扑优化设计域中单元i的m号材料对应的设计变量；
rij表示单元i和结构j之间的距离；
L表示结构j的尺寸。


3.根据权利要求1所述的一种多材料增材制造结构设计方法，其特征在于：步骤3中，通过拓扑优化设计域和增材制造的初始桁架布局，得到拓扑优化设计域中单元和增材制造的初始桁架布局中胞元的相对位置关系。


4.根据权利要求3所述的一种多材料增材制造结构设计方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：白影春，李思奇，林程，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11