一种动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法技术

本发明专利技术属于结构优化相关技术领域，其公开了一种动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，步骤为：(1)构建局部体积约束以表示待优化结构每个网格邻域内允许的最大材料体积，并将设计域内所有局部体积约束聚合为一个总约束；(2)将动态载荷持续时长离散，在每个时间步内进行动力学有限元分析，以结构连续密度场为设计变量，最小化结构动柔度为目标函数，以结构的动力学平衡方程为控制方程，基于全局体积约束与聚合得到的局部体积约束构建约束函数，进而构建动态载荷下的全尺度拓扑优化模型；(3)求解控制方程并进行待优化结构的动力学有限元分析，进而求解全尺度拓扑优化模型以得到结构最佳密度分布。本发明专利技术考虑动态载荷的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构优化相关，更具体地，涉及一种动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法。

技术介绍

1、动态载荷在航天器起降冲击、汽车碰撞能量吸收、建筑结构抗震等工程场景中普遍存在，这类动态载荷工况对结构提出了轻量化前提下的动态性能要求。全尺度拓扑优化方法是一种有效设计多孔填充结构的方法，能够在主应力方向上合理地分布材料，设计出具有骨骼仿生特点的多孔填充结构，这类结构在航空航天等领域应用广泛。然而传统的全尺度拓扑优化多聚焦于静态载荷工况，难以有效获得动态响应特征，而动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法能够更好地模拟实际工况载荷，设计出轻质且动态性能较好的多孔填充结构。

2、针对动态载荷的拓扑优化，本领域相关技术人员已经做了一些研究，例如论文“giraldo-londono o,paulino g h.polydyna:a matlab implementation for topologyoptimization of structures subjected to dynamic loads[j].structural andmultidisciplin本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：设计域内每个网格邻域的局部体积约束为：

3.如权利要求2所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：采用p范数函数将设计域内所有局部体积约束聚合为一个总约束，具体为：

4.如权利要求1所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：所述全尺度拓扑优化模型的数学表达式为：

5.如权利要求4所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：结构动柔度的计算公式为：>

6.如权利要...

【技术特征摘要】

1.一种动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：设计域内每个网格邻域的局部体积约束为：

3.如权利要求2所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：采用p范数函数将设计域内所有局部体积约束聚合为一个总约束，具体为：

4.如权利要求1所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：所述全尺度拓扑优化模型的数学表达式为：

5.如权利要求4所述的动态载荷下结构全尺度拓扑优化方法，其特征在于：结构动柔度的计算公式为：

6.如权利要求1所述的动态载荷下结...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖蜜，别十寒，高亮，许家硕，黄惠东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：