一种随机场载荷条件下的结构宏细观拓扑优化方法技术

本申请公开了一种随机场载荷条件下的结构宏细观拓扑优化方法，属于工程结构设计领域。方法包括：通过K

【技术实现步骤摘要】
一种随机场载荷条件下的结构宏细观拓扑优化方法


[0001]本申请属于工程结构设计
，具体涉及一种随机场载荷条件下的结构宏细观拓扑优化方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天、汽车等领域对结构轻量化需求的逐渐提高，只考虑宏观结构的拓扑优化设计逐渐显得乏力，考虑细观结构的优化设计提供了新方向。
[0003]在结构宏细观并发拓扑优化中，结构宏细观可看成由大量细观结构周期性排列而成，其力学性能由宏观的结构形状和细观结构所决定。
[0004]结构宏细观有着多孔洞、轻量化的特点，经过合理的设计，其特定力学性能远超一般材料。
[0005]根据载荷作用形式的不同，可以分为集中载荷和场载荷，实际工程中的场载荷可能存在不确定性，从而导致结构在随机场载荷作用下的稳健性不佳。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的是提供一种随机场载荷条件下的结构宏细观拓扑优化方法，其可以提升结构在随机场载荷作用下的稳健性问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
[0008]一种随机场载荷条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机场载荷条件下的结构宏细观拓扑优化方法，其特征在于，包括：建立随机场载荷条件下的结构宏细观并发拓扑优化模型；根据K
‑
L展开法，将随机场载荷离散成多个子载荷；假设每个所述子载荷作用下的结构具有对应的一个位移向量，则根据弹性结构的位移叠加原理，得到结构的整体位移向量；基于所述子载荷和所述整体位移向量，计算得到结构的柔度；由随机变量之间的正交特性，计算得到柔度的均值；根据蒙特卡洛法确定随机变量的四阶中心距，基于所述四阶中心距计算得到柔度的方差；根据所述柔度和方差，计算得到目标函数以及对设计变量的导数；基于获得的目标函数对设计变量的导数，通过双向渐进结构优化方法更新设计变量，进行结构设计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化模型由式(1)表示：式中，α
mac
和α
mic
分别为宏观结构和细观结构设计变量，T
a
为目标函数，c为结构柔度，μ(c)和σ(c)分别为结构柔度的均值和方差，β为结构柔度均值和方差之间的权重系数，K、F和U分别为结构整体刚度矩阵、场载荷和位移矩阵，ω∈Θ表示载荷具有不确定性；g
mac
、g
mic
分别为宏观结构与细观结构的体积约束，为宏观结构单元e的体积，为细观结构单元t的体积，和ρ0分别为宏观结构和细观结构的体积约束。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将随机场载荷离散成多个子载荷包括：随机场载荷f(ω)被离散成子载荷μ(x)，记离散后的子载荷分别为f0，f1，
…
，所述K
‑
L展开法包括：式中，ξ
i
(ω)为系数，ξ0(ω)＝1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述假设每个所述子载荷作用下的结构具有对应的一个位移向量，包括：
假设在载荷f0，f1，
…
，作用下的结构位移向量分别为u0，u1，
…
，所述整体位移向量包括：式中，u(ω)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金虎，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：