一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法技术

技术编号:42652205 阅读:29 留言:0更新日期:2024-09-06 01:44
本发明专利技术提供一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法,属于机械、航空航天工程装备结构轻量化设计领域。主要包括不规则复杂结构分区映射及各向异性材料场级数展开、结构拓扑优化模型两部分。本发明专利技术有效的结合了原始材料场级数展开方法的优势,同时能够有效处理任意设计域问题,大幅扩大材料场级数展开方法的可使用范围。本发明专利技术适用于航空航天、机械工程复杂运载装备的创新拓扑优化设计,有助于提升优化求解效率,并尤其适用于大规模三维复杂结构的拓扑设计问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械、航空航天工程装备结构轻量化设计领域,涉及一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法


技术介绍

1、随着连续体结构拓扑优化理论的不断发展,针对任意复杂结构进行大规模拓扑优化,得到具有高性能的结构创新形式,已经成为结构设计的主要手段之一。在连续体结构拓扑优化的主流方法中,变密度法通过松弛设计变量,将原始0-1离散变量优化问题转化为取值连续的优化问题,从而可以基于梯度类方法高效求解。然而,变密度法中的设计变量数目和有限单元数目相同,设计变量庞大,造成优化器更新缓慢。同时,其固有的网格依赖性问题及棋盘格式数值不稳定现象难以避免,需要施加尺度控制策略来解决上述问题,这无疑进一步加大了计算量。因此,提出一种能够同时解决数值问题和实现缩减设计变量的拓扑优化方法具有重要意义。

2、在此需求下,提出了材料场级数展开方法(material field series expansionmethod,mfse),然而,虽然经过了几年的发展,但是该方法还存在三个主要缺陷,限制了其在复杂工程问题的直接应用,即:

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【技术保护点】

1.一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法,其特征在于,所述的分区降维拓扑优化方法主要包括不规则复杂结构分区映射及各向异性材料场级数展开、结构拓扑优化模型,能够适用于大规模三维复杂结构的拓扑设计优化。

2.根据权利要求1所述的一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法,其特征在于,所述的步骤1.1)中的分区映射方法可用于二维和三维问题,不失一般性,以二维问题为例,其映射的子分区大小由下式决定:

4.根据权利要求2所述的一种面向复杂三维结构设计...

【技术特征摘要】

1.一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法,其特征在于,所述的分区降维拓扑优化方法主要包括不规则复杂结构分区映射及各向异性材料场级数展开、结构拓扑优化模型,能够适用于大规模三维复杂结构的拓扑设计优化。

2.根据权利要求1所述的一种面向复杂三维结构设计的分区降维拓扑优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:曲丽丽
申请(专利权)人:深圳市宏拓微设科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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