[发明专利]一种复材结构优化设计方法

说明书

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种复材结构优化设计方法，包括定义设计变量；定义响应约束；定义目标函数；输出优化求解文件；提交优化求解器计算；判断是否满足约束条件；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，重新开始步骤一的操作。本发明可导入复合材料结构的自然网格模型，提供便捷的方式来定义结构优化的三大要素(设计变量、响应及约束条件、优化目标)，其中优化响应和约束条件集成了各种常用的飞机性能指标，以及复合材料的制造工艺约束(如铺层比、丢层约束等)，自动生成求解文件，提交OptiStruct或Nastran等优化求解器进行求解计算，并对优化结果进行快速后处理。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种复材结构优化设计方法。

背景技术

产品研制中，为了满足重量、强度、刚度要求，降低研制风险，优化设计广泛用于其结构设计阶段。尺寸优化可以对有限元模型中的各种参数进行优化，从而实现优化的目的。

尺寸优化中，设计变量的定义，约束方程的创建是整个优化过程中最重要最耗时的过程。复材结构广泛用于航空航天结构，由于其结构特点，强度、刚度、稳定性约束众多。前处理耗时费力，而且很难保证准确性，影响优化分析效率。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高效、快速的复材结构优化设计方法。

本发明实施例提供的一种复材结构优化设计方法，该方法包括：

1)定义设计变量；

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。

进一步地，上述方法中，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。

进一步地，上述方法中，所述一维单元截面设计变量包含不同的截面类型，截面类型包括但不限于：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。

进一步地，上述方法中，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。

进一步地，上述方法中，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。

进一步地，上述方法中，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。

进一步地，上述方法中，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。

进一步地，上述方法中，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；