基于几何背景网格并考虑拔模制造约束的拓扑优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于几何背景网格并考虑拔模制造约束的拓扑优化设计方法，用于解决在不规则网格模型的拓扑优化设计中引入拔模制造约束的技术问题。技术方案是采用几何背景网格的方法，将有限元网格质心沿着拔模分模/型面映射到几何背景网格上，约束质心处于同一几何背景网格的有限元单元的伪密度沿着分模/型面方向依次减小。有效的克服了自由网格划分的有限元模型不能应用拔模约束的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种拓扑优化设计方法，特别是涉及一种。
技术介绍
参照图I 3。在航空航天、汽车制造等领域，有大量机械零部件需要用模具加工制造或者砂型铸造，所以需要考虑拔模问题。模具拔模是为了保证模具在生产产品的过程中产品能顺利脱模；砂型铸造拔模是为了从砂中取出木模而不破坏砂型。传统的结构拓扑优化设计的结果，无法用模具加工或者砂型铸造的方式制造出来。随着拓扑优化方法在工程中得到广泛应用，考虑拔模约束等各种制造约束的拓扑优化方法更加符合结构设计的要求，所以需要在拓扑优化设计中考虑拔模问题。阻碍拔模的几种情况结构中有封闭孔洞1，封闭孔洞I阻碍拔模；结构外边缘与拔模的分模/型面4的夹角2小于90度,夹角2阻碍拔模。参照图4。文献“Zhou M, Shyy YK, Thomas HL(2001)Topology optimizationwith manufacturing constraints. In :4th world congress of structural andmultidisciplinary optimization, Dalian”公开了一种考虑拔模制造约束的拓扑优化设计方法。文献引入拔模制造约束条件，即在拔模方向上，拓扑优化设计变量的伪密度满足约束权利要求1.一种，其特征在于包括以下步骤 (a)通过结构的CAD模型建立有限元模型，定义载荷和边界条件； (b)将拔模的分模/型面(4)划分成与有限元网格(6)尺寸相同的几何背景网格(7)；对于设计空间上的任意一个有限元网格i，其质心沿拔模的分模/型面(4)法向的投影一定隶属于某一个几何背景网格m, m e (1,2, ... , 27)； (c)建立拓扑优化模型2.根据权利要求I所述的，其特征在于所述几何背景网格(7)的维数比有限元网格(6)的维数低一维。全文摘要本专利技术公开了一种，用于解决在不规则网格模型的拓扑优化设计中引入拔模制造约束的技术问题。技术方案是采用几何背景网格的方法，将有限元网格质心沿着拔模分模/型面映射到几何背景网格上，约束质心处于同一几何背景网格的有限元单元的伪密度沿着分模/型面方向依次减小。有效的克服了自由网格划分的有限元模型不能应用拔模约束的问题。文档编号G06F17/50GK102663163SQ20121007106公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月17日 优先权日2012年3月17日专利技术者张卫红, 朱继宏, 李军朔, 谷小军, 高欢欢 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷小军，朱继宏，高欢欢，张卫红，李军朔，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：