[发明专利]复杂装配体的构件拓扑优化设计方法

摘要

本发明涉及一种复杂装配体的构件拓扑优化设计方法。针对复杂装配体的构件在拓扑优化设计过程中边界条件难以确定的问题，建立装配体有限元模型并分析，在装配体模型中将需优化的构件作为子结构，提取子结构的边界条件并导出；将提取的边界条件加载到需优化的构件上，利用密度法对构件进行拓扑优化；当优化对象的体积变化超过预定值时，重新提取构件的边界条件，并继续对构件进行拓扑优化；当优化对象满足迭代终止条件时，停止优化迭代，得到最终的优化结构。通过准确地确定构件的边界条件，可得到正确的构件优化结构，避免直接采用装配体进行拓扑优化设计产生的设计变量多、构件之间结合部接触定义不准确、计算量大的困难。

主权项

一种复杂装配体的构件拓扑优化设计方法，其特征在于，包括如下具体步骤：1）建立装配体有限元模型并分析，在装配体模型中将需优化的构件作为子结构，提取子结构边界条件并导出；建立子结构模型，将提取的边界条件加载到子结构模型（优化对象）上进行分析，验证子结构模型边界条件的正确性；2）建立优化对象的子结构模型，设定优化迭代参数εc 、εv 和εvs，其中εc为预定含优化构件的装配体的总体应变能变化量的限值，εv为预定的最终优化构件总的体积变化量的限值，εvs为预定的优化对象在一次提取其边界条件后进行拓扑优化时构件的体积变化限值，提取优化对象子结构的边界条件，建立优化对象的子结构模型，将提取的边界条件施加于优化对象上，采用密度法对优化对象进行拓扑优化；3）判断优化对象体积变化是否超过εvs，如体积变化未超出εvs，对优化对象继续在本次提取的边界条件下进行拓扑优化迭代；如体积变化超出εvs，则终止本次提取的边界条件下的拓扑优化迭代，并将得到的优化构件代入装配体并分析，判断是否满足优化终止条件，当满足优化终止条件时，终止整个优化迭代进程，得到最终的优化结构；否则，重新提取优化对象的边界条件，在新的边界条件下继续对优化对象进行拓扑优化迭代。