[发明专利]基于多点位移协调约束的结构拓扑优化方法

权利要求书

1.一种基于多点位移协调约束的结构拓扑优化方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、建立有限元模型，并对模型施加约束和边界载荷；

步骤二、选取位移约束控制点，将这些控制点围成的几何区域覆盖上一层辅助单元，辅助单元的杨氏模量比结构至少低五个数量级；

步骤三、定义拓扑优化模型：

find X＝(x₁，x₂，...，x_n)

min Φ(X)

s.t. KU＝F

C_a≤ε

Gj(X)-G‾j≤0,j=1,...,J]]>

式中，X为设计域上的拓扑优化变量向量；n为形状设计变量个数；Φ(X)为拓扑优化的目标函数；K为有限元模型总体刚度矩阵；F为节点等效载荷向量；U为节点整体位移向量；C_a为辅助单元的柔顺度；ε为辅助单元柔顺度的上限，为极小的正数；G_j(X)为第j个约束函数；为第j个约束函数的上限；J为约束的数量；

步骤四、将模型进行一次有限元分析；通过优化灵敏度分析，求得目标函数和约束条件的灵敏度，选取梯度优化算法进行优化设计，得到优化结果。