考虑应力约束的纤维增强材料构件等几何拓扑优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑应力约束的纤维增强材料构件等几何拓扑优化方法。包括以下步骤：考虑纤维增强材料构件在实际使用中的载荷不确定性与应力约束，将控制点密度与纤维铺设角度作为设计变量，将载荷描述为区间向量，建立以柔度最小化为目标、以体积和应力为约束的等几何拓扑优化模型；引入高斯细分方法与Tsai‑Hill失效准则，考虑材料正交异性特性，计算整体刚度矩阵与应力分布；通过基于应力约束加权惩罚的最差工况搜索与灵敏度分析，实现了对纤维增强材料构件的等几何拓扑优化。本发明专利技术考虑纤维增强材料构件所受载荷的不确定性和与应力约束进行拓扑优化，能获得符合实际需求的纤维增强材料构件最优拓扑结构，具有很好的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构优化领域，涉及一种考虑应力约束的纤维增强材料构件等几何拓扑优化方法。

技术介绍

1、拓扑优化作为一种调配有限材料在构件设计域内的分布以使其具有最优目标性能的方法，已广泛应用于构件设计中。纤维增强材料以其密度小、刚度高、抗疲劳等优点被广泛关注并应用。

2、目前对于纤维增强材料拓扑优化的研究主要以体积作为约束，结构柔度作为目标函数，很少考虑应力约束和载荷不确定性的影响，所获得的优化结构难以达到理论设计的刚度，还极有可能存在应力集中的情况而无法满足实际工况下的强度要求。

3、此外，目前对于纤维增强材料构件的拓扑优化均基于传统有限元分析展开，传统有限元分析网格模型是构件几何模型的离散近似，难以保证构件性能分析的准确性；基于传统有限元分析的拓扑优化容易产生数值不稳定和棋盘格问题，而引入滤波等方法又会增加计算成本。

技术实现思路

1、本专利技术针对现有基于传统有限元分析的纤维增强材料构件拓扑优化未充分考虑载荷不确定性与应力约束对构件性能的影响且传统有限元分析精度相对较低的问题，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑应力约束的纤维增强材料构件等几何拓扑优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

【技术特征摘要】

1.一种考虑应力约束的纤维增强材料构件等几何拓...

【专利技术属性】
技术研发人员：程锦，傅恒睿，刘达新，刘振宇，谭建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：