双平面包络体内加筋结构的优化方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种双平面包络体内加筋结构的优化方法、装置、计算机设备和存储介质。通过将上、下平面之间的加筋条处理为筋条构件，并以筋条构件的端部坐标和厚度作为设计变量，使用基于形状灵敏度的梯度类优化求解器，求解具有体积约束以及其他约束下的优化列式，得到筋条构件的优化分布和一种双平面包络体内加筋结构的优化结构，优化过程不依赖于背景网格，设计变量数大大降低，计算效率提高；且该优化结构包含筋条构件的明确的尺寸、形状参数信息，可以直接导入到CAD/CAE系统，无需繁杂的人工识别、后处理过程，并方便导出工程强度分析报告解决工程问题，整体上提高了优化和工作效率。作效率。作效率。

【技术实现步骤摘要】
双平面包络体内加筋结构的优化方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及力学结构
，尤其涉及一种双平面包络体内加筋结构的优化方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]双平面包络体结构被广泛用于土木工程、汽车制造和航空航天工业等领域的重要结构部件中。为了增强双平面包络体的承载力，需在双平面包络体内增加加强筋结构，如何合理的规划加强筋的布局是结构优化设计中一个十分重要的问题。
[0003]工程以及学术界中通常使用拓扑优化方法来确定加强筋的最佳位置、方向以及形状，现有技术中主要是采用基于单元或节点的隐式拓扑优化方法来对加强筋进行优化，首先，将加强筋所处的区域(加筋层)当成优化的设计域，将结构离散成有限元网格，以设计域内的单元密度为优化设计变量，采用SIMP法(变密度法)对加强层进行拓扑优化设计，得到加强筋的最优材料分布，接着对于初步优化的结果有一个人工识别的过程，即根据优化所得的实体材料分布结果(通常不太清晰，存在模糊边界、弱单元)，人工提取出主要的筋条路径、几何特征参数，然后再根据识别出的筋条的尺寸、特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双平面包络体内加筋结构的优化方法，其特征在于，所述方法包括：构建双平面包络体内加筋结构模型，所述双平面包络体内加筋结构模型包含上平板、下平板和设置于所述上平板和所述下平板之间的多个筋条构件，所述上平板与所述下平板平行或不平行，多个所述筋条构件的上表面形成的面与所述上平板的下表面重合，多个所述筋条构件的下表面形成的面与所述下平板的上表面重合，使用几何参数表示每个所述筋条构件；根据所述双平面包络体内加筋结构模型的载荷与约束条件，对所述双平面包络体内加筋结构模型划分网格，进行有限元分析，得到力学指标；形成优化列式，所述优化列式包括目标函数、约束函数和设计变量；根据所述目标函数和所述设计变量，计算形状灵敏度；所述设计变量包括每个所述筋条构件的所述几何参数；所述目标函数、所述约束函数和所述形状灵敏度的计算中，所需要的信息来自所述力学指标与所述约束条件；优化计算，将所述优化列式及所述形状灵敏度输入至预设的优化求解器，得到更新后的所述设计变量与更新后的所述优化列式；当所述优化列式中的所述目标函数收敛时，完成优化计算，得到优化后的双平面包络体内加筋结构；当所述优化列式中的所述目标函数不收敛时，用更新后的所述设计变量中的所述几何参数表示每个所述筋条构件，形成更新后的所述双平面包络体内加筋结构模型，再次进行所述有限元分析，再次形成所述优化列式，以及再次进行所述优化计算，直至所述优化列式中的所述目标函数收敛。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何参数包括所述筋条构件的位置、高度、长度和厚度，所述筋条构件的位置和所述筋条构件的长度由位于所述筋条构件两端的第一端点和第二端点表示，各所述筋条构件之间通过所述第一端点和第二端点连接闭合，所述筋条构件的高度由所述筋条构件的位置、所述上平板和所述下平板确定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述优化列式中的所述目标函数不收敛时，用更新后的所述设计变量中的所述几何参数表示每个所述筋条构件，形成更新后的所述双平面包络体内加筋结构模型，之后还包括以下步骤：构建所述筋条构件的厚度的惩罚函数；根据所述筋条构件的厚度和所述惩罚函数得到所述筋条构件的修正厚度，并将所述修正厚度作为所述筋条构件的几何参数，并再次更新所述设计变量中的几何参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数是双平面包络体内加筋结构的柔度...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭旭，杜宗亮，贾宜播，孟文，葛志福，刘畅，蒋旭东，张维声，
申请(专利权)人：北京机电工程总体设计部，
类型：发明
国别省市：