基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法技术

本发明专利技术公开的一种基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，属于拓扑优化领域。基于生成单元编号—生成节点编号—构建单元与节点的联系的逻辑进行网格的建立与读取，针对每个网格独立的进行单元刚度矩阵计算，使拓扑优化不再受限于形状大小完全相同的网格；同时，针对不同类型的网格，构建不同的单元刚度矩阵计算模式，使拓扑优化能适用于多类型网格；在刚度矩阵组装过程，将单元刚度矩阵压缩成向量，根据自由度对应关系创建单元刚度矩阵中的元素在全局刚度矩阵中的行索引与列索引，使用Matlab的函数sparase将单元刚度矩阵中的元素一次性放入全局刚度矩阵对应位置组装；以柔度最小为目标函数，以体积约束为约束条件，基于有限元计算结果对结构进行优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于拓扑优化领域，具体涉及一种基于matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法。

技术介绍

1、结构的优化方法可以分为3类：尺寸优化、形状优化和拓扑优化。其中拓扑优化通过将连续体结构优化设计问题转化为寻求材料在设计域内的最优分布问题并进行数值求解，可以最高效的利用材料，是一种重要的结构优化方法。拓扑优化的实现方法可以分为两种。一种是使用拓扑优化的商用软件，比如tosca等。基于商用软件针对结构进行拓扑优化，操作简单，但其具体的实现原理如同装在一个“黑匣子”中，无法查看，导致商用软件的操作流程固定，优化结果难以调整。另一种是通过编程实现拓扑优化，其具体的实现原理由研究者自定义，相比使用商用软件进行拓扑优化，其操作更加灵活，对于优化结果的调整更方便。

2、在已发展的编程实现拓扑优化方法中，sigmund提出经典的99行拓扑优化程序，实现逻辑为：基于matlab划分网格—载荷与边界条件施加—单元刚度矩阵计算—刚度矩阵组装—计算位移—计算柔度—柔度的敏度计算—敏度滤波—优化计算。该方法使结构的拓扑优化设计可以通过运行matalb程序实现。但本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.如权利要求1所述的基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：还包括S6：根据S5得到的适用于多类型网格的柔度拓扑优化结果，指导工程结构设计，降低工程结构的柔度、同时减轻工程结构的重量，满足结构的性能与轻量化要求。

3.如权利要求1或2所述的基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：S1所述的网格划分软件是Hypermesh，使用Hypermesh针对分析对象划分网格，包括将几何模型导入Hypermesh、划分2D网格和划分3D网格；网...

【技术特征摘要】

1.基于matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.如权利要求1所述的基于matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：还包括s6：根据s5得到的适用于多类型网格的柔度拓扑优化结果，指导工程结构设计，降低工程结构的柔度、同时减轻工程结构的重量，满足结构的性能与轻量化要求。

3.如权利要求1或2所述的基于matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：s1所述的网格划分软件是hypermesh，使用hypermesh针对分析对象划分网格，包括将几何模型导入hypermesh、划分2d网格和划分3d网格；网格类型为四面体网格，s1所述网格文件的存储，第一部分为网格节点信息，具体为节点数量*4的表格，其中第一列为索引标记“node”，后三列为节点坐标；第二部分为网格与节点的联系，具体为网格数量*5的表格，其中第一列为索引标记“mesh”，后四列为网格所对应的节点序号。

4.如权利要求3所述的基于m...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄渭清，赵轩毅，夏鹏宇，冯慧华，左正兴，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：