[发明专利]一种基于力热耦合计算的结构优化方法

权利要求书

1.一种基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，包括：

步骤一、获取待优化的设计变量、约束条件以及优化目标；

步骤二、根据所述设计变量建立几何模型，并根据所述几何模型建立有限元模型；

步骤三、根据所述有限元模型计算初始时刻的第一温度场，并根据所述初始时刻的第一温度场获得热应力变形后的第一应力场；

步骤四、构建optimus计算模型，计算全剖面范围内每一时刻的第二温度场以及力热耦合第二应力场，包括：

S401、构建第一optimus计算模型，计算全剖面范围内每一时刻的第二温度场，其中，将上一时刻计算获得的温度场作为当前计算时刻的预定义场；

S402、构建第二optimus计算模型，计算全剖面范围内每一时刻的力热耦合第二应力场，其中，将当前时刻计算获得的温度场作为当前时刻力热耦合计算的预定义场；

步骤五、构建optimus优化模型，将所述第二温度场以及所述第二应力场载入所述optimus优化模型中，计算所述设计变量的最优解。

2.根据权利要求1所述的基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，步骤一中，所述设计变量包括：飞行器蒙皮厚度、进气道壁板厚度、喷管内壁面厚度、支撑框腹板厚度、机翼肋腹板厚度。

3.根据权利要求2所述的基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，步骤一中，所述约束条件为变形、应力、模型最高温度在预设范围内，所述优化目标为重量最轻。

4.根据权利要求3所述的基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，步骤二中，所述根据所述设计变量建立几何模型，并根据所述几何模型建立有限元模型包括：

根据所述设计变量建立几何模型；

将所述几何模型进行网格划分，其中，薄壁结构使用壳单元，梁结构使用梁单元，并为各个部位配置对应的材料属性，得到有限元模型。

5.根据权利要求4所述的基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，所述材料属性包括密度、弹性模量、比热容、热膨胀系数以及材料塑性参数。

6.根据权利要求5所述的基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，步骤三中，所述根据所述有限元模型计算初始时刻的第一温度场包括：

S301、获取所述有限元模型的热流密度载荷；

S302、设置初始时刻，将初始时刻的热流密度载荷加载到所述有限元模型上，在有限元abaqus中进行瞬态温度计算，获得所述有限元模型的初始时刻的第一温度场。

7.根据权利要求6所述的基于力热耦合计算的结构优化方法，其特征在于，步骤三中，所述根据所述初始时刻的第一温度场获得热应力变形后的第一应力场包括：

S303、将所述第一温度场作为计算的预定义场；

S304、设置初始时刻，将初始时刻的气动力载荷加载到所述有限元模型上，在有限元abaqus中进行力热耦合计算，获得所述有限元模型的初始时刻的第一应力场。