一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法技术

技术编号:41853114 阅读:41 留言:0更新日期:2024-06-27 18:29
本发明专利技术公开了一种基于比例‑积分‑微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法。该方法针对跨尺度结构,首先,基于区间模型评估复杂不确定性影响下的结构可靠性,构建可靠性跨尺度拓扑优化设计模型;其次,基于序贯策略将可靠性和拓扑优化嵌套的优化模型解耦为多个确定性的拓扑优化,引入比例‑积分‑微分控制器对约束移动进行调控;最后,通过跨尺度结构的可靠性拓扑优化设计验证所提方法的有效性。本发明专利技术在进行跨尺度拓扑优化设计的过程中合理表征和量化了载荷方向、载荷位置和载荷幅值的不确定性的综合影响,引入比例‑积分‑微分控制实现序贯可靠性拓扑优化中约束的调控,可实现有效减重,并确保设计本身兼顾安全性和经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料结构一体的可靠性拓扑优化设计,特别涉及一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法


技术介绍

1、轻量化设计是先进装备结构设计的永恒主题。拓扑优化作为概念设计阶段的一种设计方法,可以提高材料利用率,获得最佳的传力路径,是轻量化设计的有效手段。设计与制造的一体化以及材料与结构的一体化是结构设计的重要内容,越来越受到关注。由于其强大的设计和制造能力,增材制造和拓扑优化技术已广泛应用于航空、航天、汽车、医疗和其他领域。特别是双尺度并发拓扑优化扩展了设计空间,能够更好地满足结构设计的多功能需求。近年来,拓扑优化技术发展迅速,并不断用于结构、流体、传热和多场耦合问题。水平集方法作为一种典型的边界驱动方法,越来越受到工业界和学术界的关注。

2、多源不确定性的广泛存在导致结构的使用状态与标称状态之间的偏差,严重影响其可靠性,这对拓扑优化提出了更高的要求。可靠性拓扑优化和鲁棒性拓扑优化是克服不确定性影响的两种有效手段。可靠性拓扑优化旨在降低结构失效的可能性,并更多地关注最危险的失效状态。随着对详细结构设计的要求不断增加,所本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法,其特征在于,用于材料结构一体的拓扑优化设计中,实现载荷位置、载荷方向、载荷幅值和材料属性的不确定性影响下的跨尺度结构受集中和分布载荷作用以及固支、简支边界约束的可靠性跨尺度拓扑优化设计,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓...

【技术特征摘要】

1.一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法,其特征在于,用于材料结构一体的拓扑优化设计中,实现载荷位置、载荷方向、载荷幅值和材料属性的不确定性影响下的跨尺度结构受集中和分布载荷作用以及固支、简支边界约束的可靠性跨尺度拓扑优化设计,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑优化设计方法,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的一种基于比例-积分-微分控制的序贯可靠性跨尺度拓扑...

【专利技术属性】
技术研发人员:王磊李泽商穆永祥
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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