【技术实现步骤摘要】
基于冲压工艺的多材料多组件拓扑优化方法
本专利技术涉及一种工程结构优化设计领域的设计方法，更确切地说，本专利技术涉及一种基于冲压工艺的多材料多组件拓扑优化方法。
技术介绍
拓扑优化技术作为一种面向轻量化设计的结构优化方法，自从20世纪80年代提出以来已取得了长足的进步并广泛应用于实际生产制造之中。拓扑优化技术能够在指定的载荷作用、边界条件及约束条件下寻求宏观结构或材料微结构的材料最佳布局，从而使其某种性能指标达到最优。在实际工程应用中，拓扑优化技术能够突破工程师主观经验限制，为产品设计提供全新的思路，从而提升设计方案的性能。同时在产品设计开发初期，拓扑优化技术能够在多个相互制约的设计条件中找到最佳平衡点，相比于传统的试错法设计流程，极大地简化了设计流程，从而实现快速高效的产品结构设计。拓扑优化方案较差的可制造性一直是制约其广泛应用的因素之一。借助拓扑优化技术的设计方案往往表现出比较差的工艺性与可制造性，在这种情况下将拓扑优化方案转化成工艺可行性方案往往是十分困难的。同时基于制造工艺性的后期方案改进又可能会打破原有拓扑...
【技术保护点】
1.一种基于冲压工艺的多材料多组件拓扑优化方法，其特征在于，包括：/n步骤一、获取待优化构件的不同材料的预设组件个数，预设材料个数，各个材料的密度和各个不同材料之间的铰接方式；/n步骤二、计算最小包围矩形时采用组件材料比重分数
【技术特征摘要】
1.一种基于冲压工艺的多材料多组件拓扑优化方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取待优化构件的不同材料的预设组件个数，预设材料个数，各个材料的密度和各个不同材料之间的铰接方式；
步骤二、计算最小包围矩形时采用组件材料比重分数进行加权：
式中：Area(k)(ρ,m)是第l种材料第k个组件的模具的最小包围矩形面积,最小包围矩形是组件的最小外接矩形；α*是设计所允许的最小包围矩形面积的最大值；代表材料l在组件k中占的比重；ρ代表结构单元的密度，m为组件比重分数；
步骤三、质量分数M的计算表达式如下:
其中，rhol表示为第l种材料的密度；N0为设计域内结构单元个数，L为预设材料个数，K为预设组件个数；ρi为第i个结构单元的单元密度；组件比重分数mi，每个元素对应该结构单元在第k个组件中的比重；
步骤四、结构的应变能计算公式如下：
其中，ui为第i个单元节点位移矩阵；ki为第i个单元的刚度矩阵；N为设计域内单元个数；o为材料比重分数；ρ代表单元的密度；
在步骤二和步骤三的约束下，同时当和时，以结构应变能为优化目标，求取结构的应变能最小时的结构和材料分布。
2.如权利要求1所述的基于冲压工艺的多材料多组件拓扑优化方法，其特征在于，所述结构的应变能计算公式还可以进一步表示为：
其中，ES，EA，EB分别依次为结构单元，形式A铰接单元和形式B铰接单元的杨氏模量；以及依次为结构单元，形式A铰接单元和形式B铰接单元的单元刚度矩阵；N0，N1，N2分别依次为结构单元，形式A铰接...
【专利技术属性】
技术研发人员：周浩，张君媛，王世航，温占宇，李兵，王怀玉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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