[发明专利]一种多约束优化条件下大尺寸梁结构构型确定方法

权利要求书

1.一种多约束优化条件下大尺寸梁结构构型确定方法，大尺寸梁(1)与底部的支撑壁板(3)连接，大尺寸梁(1)与两侧的大尺寸支撑框(2)连接，大尺寸梁(1)上底边为自由边；

其特征在于，所述结构构型确定方法包括：

步骤1，对承受面内集中载荷、面外集中载荷下的大尺寸梁进行能量最小化、第一多约束条件下的变密度法下的有限元拓扑优化，得到大尺寸梁在主要载荷下的传力结构构型；

步骤2：根据得到的大尺寸梁主要构型的传力路线结果，进行主要载荷下的加筋构型连续性再设计、面外载荷下的夹芯结构再设计和主要载荷下的扩散件再设计；

步骤3：完成步骤2之后，对承受次要设计载荷下的大尺寸梁次传力路线进行结构能量最小化、第一多约束条件下的有限元拓扑优化，得到大尺寸梁在次要载荷下的传力结构构型，并与主要载荷下的传力结构构型进行结合，得到整个大尺寸梁的优化构型；

步骤4：以重量最轻化为目标函数，在第二多约束条件下，利用二次规划法进行整个大尺寸梁优化构型的加筋参数、厚度参数优化。

2.根据权利要求1所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，步骤1中，建立大尺寸梁结构初步有限元模型，对大尺寸梁进行静力有限元初步分析，确定面内集中载荷F1、面外集中载荷F2为主要设计载荷，框对梁分布剪力Q、框及壁板周围结构赋予梁结构弯矩M及轴向压力载荷P为次要设计载荷。

3.根据权利要求1所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，第一多约束条件包括，拓扑优化前后0.2-0.4的结构体积比约束和结构对称面几何约束；第二多约束条件包括，尺寸优化前后0.1-0.2的体积比约束、尺寸优化后10-15mm的上底边变形约束和主要载荷下的传力结构构型的稳定性约束。

4.根据权利要求1所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，步骤1中，主要载荷下的传力结构构型由连接于两侧大尺寸支撑框的加筋结构组成。

5.根据权利要求4所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，步骤2中，根据得到的拓扑优化后主要载荷下的传力结构构型，基于材料利用率最大原则，将加筋结构的筋条设计为矩形；基于结构连续性原则，将加筋结构设计为连续的框架结构。

6.根据权利要求5所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，步骤2中，夹芯结构设计为由内面板、外面板和内外面板之间的芯子构成的组合结构，用于承受面外集中载荷F2产生的弯矩。

7.根据权利要求6所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，步骤2中，主要载荷下的扩散件再设计包括内嵌于加筋结构连接点的∏型扩散件，用于将集中载荷转换为分布扩散载荷。

8.根据权利要求1所述的大尺寸梁结构构型确定方法，其特征在于，步骤3中，次要载荷下的传力结构构型为以杆为主，以板为辅的组合结构。