[发明专利]一种复材结构优化设计方法

权利要求书

1.一种复材结构优化设计方法，其特征在于，该方法包括：

1）定义设计变量；

所述设计变量有两种类型：一维单元截面设计变量和二维单元截面设计变量；所述一维单元截面设计变量包含不同的截面类型，截面类型包括：工字型截面、T字型截面、C字型截面、L字型截面、J字型截面和Ω字型截面；

2）定义响应约束；

3）定义目标函数；

4）输出优化求解文件，所述优化的求解文件中包含优化数学模型；

5）提交优化求解器计算求解上述数学模型；

6）优化求解完成后，判断优化定义的约束不等式方程均是否成立；

7）如是，则提取优化结果，优化完成；如否，则调整设计变量及响应约束，重新开始执行步骤一的操作；

所述设计变量定义流程包括：

第一步，定义一维单元截面尺寸设计变量和定义二维单元截面尺寸设计变量；

第二步，定义一维单元截面尺寸设计变量后，还包括：

1）选择截面类型；

2）获取截面尺寸参数；

3）定义参数设计变量尺寸；

4）选择结构单元；

5）进行结构单元循环；

6）创建截面尺寸设计变量和铺层比设计变量；

7）创建截面面积响应；

8）将截面面积响应与结构单元属性相关联；

9）输出设计变量文件；

10）完成设计变量的定义；

第三步，定义二维单元截面尺寸设计变量后，还包括：

1）定义厚度设计变量尺寸；

2）选择结构单元；

3）进行结构单元循环；

4）获取二维结构单元厚度，设计变量初始值；

5）创建厚度设计变量；

6）创建铺层比设计变量；

7）将厚度设计变量与结构单元属性相关联；

8）输出设计变量文件；

9）完成设计变量的定义；

第四步，定义一维单元截面尺寸设计变量后，还包括：

1）定义截面积设计变量尺寸；

2）选择结构单元；

3）进行结构单元循环；

4）获取一维单元截面积；

5）创建截面设计变量文件；

6）将截面积设计变量与结构单元属性相关联；

7）输出设计变量文件；

8）完成设计变量的定义；

所述响应约束定义流程如下：

1）选择约束类型；

2）选择工程方法；

3）输入工程参数系统；

4）选择结构单元；

5）判断结构单元是否定义设计变量；

6）如是，则继续进行下一步操作；如否，则不创建响应约束；

7）获取结构单元尺寸信息、材料信息和载荷信息；

8）创建响应约束；

9）输出响应约束文件；

10）完成响应约束的定义。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一维单元截面设计变量中长桁腹板和缘条铺层信息相同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一维单元截面设计变量中每个角度层厚度定义为一个变量，每个长桁单元有45度、-45度、0度和90度四个厚度变量，铺层为对称均衡铺层；其中，定义45度和-45度厚度设计变量相等。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述一维单元截面设计变量中，长桁面积A定义为一个变量，等效弹性模量E定义为一个变量，面积A和弹性模量E分别与长桁四个铺层角度的厚度变量关联。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述二维单元截面设计变量中，用于厚度尺寸优化的铺层定义为4层，即45度、-45度、0度和90度，铺层为对称均衡铺层，每个单元铺层角度的厚度定义为一个变量，一个单元有45度、-45度、0度和90度四个厚度变量，其中定义45度铺层和-45度铺层厚度相等。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应约束包含强度约束、稳定性响应约束、刚度约束和工艺约束。