[发明专利]介观结构优化方法

权利要求书

1.一种介观结构优化方法，其特征在于，采用拉丁超立方采样方法构建介观结构设计变量的初始样本点，采用MATLAB平台生成介观结构静态仿真模型的计算文件并提交至软件求解器进行计算，生成有限元仿真结果；最后通过自动化脚本对仿真的输出结果文件进行文本处理与数据提取，将样本点响应值输出为txt文件，完成介观结构优化过程中的建模仿真数据提取的自动化流程；所述的有限元仿真结果包括静态仿真和动态仿真；

所述的静态仿真，具体包括：

步骤一、根据介观结构优化的任务要求建立全局优化问题，确定设计变量、设计空间A，设定初始样本点数N＝400，并令迭代计数参数i＝1；

步骤二、当i＝1，进行初始样本点设计，采用拉丁超立方试验设计方法在设计空间A内获得N个初始试验样本点输入值，保存为StaticDOE.mat；

步骤三、用MATLAB读取StaticDOE.mat中样本点输入值，并依此编辑文本进行参数化建模，建立介观结构静态仿真模型的inp文件，命名为i_struct_case1.inp和i_struct_case2.inp，分别对应静态的压缩载荷和剪切载荷下的仿真模型；

步骤四、用MATLAB调用命令行cmd.exe，将i_struct_case1.inp和i_struct_case2.inp分别提交至ABAQUS求解器进行计算，生成相应的输出场文件i_struct_case1.odb和i_struct_case2.odb；

步骤五、用MATLAB调用Python程序post_process.py，提取出输出场文件i_struct_case1.odb和i_struct_case2.odb里最后一个框架时结构件上端中点的位移，并保存为文本文件NodeDisp.txt；

步骤六、迭代参数i＝i+1，重复步骤3至步骤5，程序获取不同样本点的相应响应值，并输出为文本文件；

所述的动态仿真，具体包括：

步骤1、根据介观结构优化的任务要求建立全局优化问题，确定设计变量、设计空间A，设定初始样本点数N＝400，并令迭代计数参数i＝1；

步骤2、当i＝1，进行初始样本点设计，采用拉丁超立方试验设计方法在设计空间A内获得N个初始试验样本点输入值，保存为StaticDOE.mat；

步骤3、用MATLAB读取DynamicsDOE.mat中样本点输入值，并依此编辑文本进行参数化建模，建立介观结构动态仿真模型的k文件，命名为i_Main_1rash.k，其中包含节点信息文件i_design_mesh.dyn和接触设置文件i_AnaMod.Part.dyn；

步骤4、用MATLAB生成批处理文件kFileCal.cmd，在命令行cmd.exe中运行，将i_Main_1rash.k提交至LS-Dyna求解器进行计算，生成相应的输出数据文件d3plot；

步骤5、用MATLAB生成批处理文件LSPPcmd.cfile，在命令行cmd.exe中运行，调用LS-Dyna自带的LS-Prepost后处理软件对输出数据文件进行后处理，输出动态仿真的位移随时间曲线和吸收动能随时间曲线；

步骤6、用MATLAB调用Python程序XDispGet.py，提取出曲线中碰撞过程的最大位移，并保存为文本文件XDisp.txt；用MATLAB调用Python程序EnergyGet.py，提取出曲线中碰撞过程的最大吸收动能，并保存为文本文件Energy.txt；

步骤7、迭代参数i＝i+1，重复步骤3至步骤6，程序获取不同样本点的相应响应值，并输出为文本文件。

2.根据权利要求1所述的介观结构优化方法，其特征是，步骤三中的inp文件声明了该结构的节点编号、节点集合、单元编号、单元集合、材料属性、边界条件和加载方式，其中材料为钢，杨氏模量E＝210000MPa，泊松比μ＝0.3，密度E＝7.9g/cm³，均布力F＝100N。

3.根据权利要求1所述的介观结构优化方法，其特征是，步骤3中的k文件声明了该结构的节点编号、节点集合、单元编号、单元集合、材料属性、边界条件和加载方式，其中材料为钢，杨氏模量E＝210000MPa，泊松比μ＝0.3，密度E＝7.9g/cm³，初始速度u＝1m/s。

4.一种实现权利要求1-3中任一所述方法的系统，其特征在于，包括：数据采样模块、介观结构模型生成模块、介观结构模型计算模块和仿真结果数据提取模块，其中：数据采样模块与介观结构模型生成模块相连并对介观结构的设计变量进行采样生成训练样本点集并将数据传递给介观结构模型生成模块；介观结构模型生成模块与介观结构模型计算模块相连并进行无界面参数化建模生成介观结构模型，将仿真模型文件传输给介观结构模型计算模块；介观结构模型计算模块与仿真结果数据提取模块相连通过调用系统命令行在软件求解器中提交计算，获取设计变量输出数据并传递给仿真结果数据提取模块；仿真结果数据提取模块对介观结构仿真模型的计算结果数据进行后处理与数据提取并输出保存为文件。