[发明专利]双平面包络体内加筋结构的优化方法、装置、计算机设备和存储介质

权利要求书

1.一种双平面包络体内加筋结构的优化方法，其特征在于，所述方法包括：

构建双平面包络体内加筋结构模型，所述双平面包络体内加筋结构模型包含上平板、下平板和设置于所述上平板和所述下平板之间的多个筋条构件，所述上平板与所述下平板平行或不平行，多个所述筋条构件的上表面形成的面与所述上平板的下表面重合，多个所述筋条构件的下表面形成的面与所述下平板的上表面重合，使用几何参数表示每个所述筋条构件；所述几何参数包括所述筋条构件的位置、高度、长度和厚度，所述筋条构件的位置和所述筋条构件的长度由位于所述筋条构件两端的第一端点和第二端点表示，各所述筋条构件之间通过所述第一端点和第二端点连接闭合；

所述筋条构件的高度由所述筋条构件的位置、所述上平板和所述下平板确定，包括：

设水平面Φ为位于所述上平板和所述下平板之间的一个假想面，所述筋条构件沿所述水平面Φ被分为上、下两部分，以所述水平面Φ内任一点为坐标系原点，建立oxyz直角坐标系，假设所述筋条构件的上表面形成的面的解析方程为：

C₁:a₁x+b₁y+c₁z+d₁＝0

进而解出所述筋条构件上半部分任意一点的所述筋条构件高度为：

假设所述筋条构件的下表面形成的面的解析方程为：

C₂:a₂x+b₂y+c₂z+d₂＝0

进而解出所述筋条构件下半部分任意一点的所述筋条构件高度为：

上述公式中，a₁,b₁,c₁,d₁是上平板的平面方程参数，a₂,b₂,c₂,d₂是下平板的平面方程参数，所述筋条构件的高度为：

根据所述双平面包络体内加筋结构模型的载荷与约束条件，对所述双平面包络体内加筋结构模型划分网格，进行有限元分析，得到力学指标；

形成优化列式，所述优化列式包括目标函数、约束函数和设计变量；根据所述目标函数和所述设计变量，计算形状灵敏度；所述设计变量包括每个所述筋条构件的所述几何参数；所述目标函数、所述约束函数和所述形状灵敏度的计算中，所需要的信息来自所述力学指标与所述约束条件；

优化计算，将所述优化列式及所述形状灵敏度输入至预设的优化求解器，得到更新后的所述设计变量与更新后的所述优化列式；当所述优化列式中的所述目标函数收敛时，完成优化计算，得到优化后的双平面包络体内加筋结构；当所述优化列式中的所述目标函数不收敛时，用更新后的所述设计变量中的所述几何参数表示每个所述筋条构件，形成更新后的所述双平面包络体内加筋结构模型，再次进行所述有限元分析，再次形成所述优化列式，以及再次进行所述优化计算，直至所述优化列式中的所述目标函数收敛。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述优化列式中的所述目标函数不收敛时，用更新后的所述设计变量中的所述几何参数表示每个所述筋条构件，形成更新后的所述双平面包络体内加筋结构模型，之后还包括以下步骤：

构建所述筋条构件的厚度的惩罚函数；

根据所述筋条构件的厚度和所述惩罚函数得到所述筋条构件的修正厚度，并将所述修正厚度作为所述筋条构件的几何参数，并再次更新所述设计变量中的几何参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数是双平面包络体内加筋结构的柔度；所述约束函数包括体积。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形状灵敏度包括所述筋条构件的六个面的灵敏度信息和所述筋条构件的体积灵敏度信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的优化求解器为采用梯度类算法的梯度优化求解器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述双平面包络体内加筋划分网格采用自适应网格技术。