[发明专利]使用数值导数的结构拓扑优化

摘要

本发明涉及用于执行产品的结构拓扑设计优化的方法和系统。在计算机系统中接收产品的设计域和设计目的、至少一个目标设计约束、宏和场设计变量的定义。宏设计变量与产品的设计说明有关，而场设计变量控制所述设计域内的材料分布。基于设计域来建立由对应的FEA模型表示的候选设计。通过改变宏设计变量，创建候选设计的至少一种变化。经FEA计算候选设计和至少一种变化的对应设计约束。通过多维数据拟合来确定关于宏设计变量的计算的设计约束的趋势。根据所述趋势更新宏变量。通过使用来自前一候选设计的FEA结果和包括宏设计变量的更新值的设计说明来计算场设计变量，创建新的候选设计。

主权项

一种用于执行产品的结构拓扑设计优化的方法，其特征在于，包括：(a)在其上安装有一个或多个应用模块的计算机系统内，接收产品的设计域和设计目的、至少一个目标设计约束、至少一个宏设计变量和多个场设计变量的定义，所述至少一个宏设计变量与所述产品的设计说明有关，而所述场设计变量控制所述设计域内的材料分布；(b)基于所述设计域，初始建立候选设计，所述候选设计由包含有多个有限元的有限元分析(FEA)模型表示，每个所述有限元与所述场设计变量中的一个相关联；(c)通过所述一个或多个应用模块，经FEA计算所述候选设计的至少一个设计约束；(d)通过所述一个或多个应用模块，在预定的百分比内改变所述至少一个宏设计变量，创建候选设计的至少一种变化；(e)通过所述一个或多个应用模块，经FEA计算所述至少一种变化的对应的至少一个设计约束；(f)通过所述一个或多个应用模块，使用多维数据拟合方案来确定关于所述至少一个宏设计变量中的每一个的计算的设计约束的趋势；(g)通过所述一个或多个应用模块，根据所确定的趋势来更新所述至少一个宏设计变量；(h)通过所述一个或多个应用模块，使用从紧邻的前一候选设计的FEA获得的结果和更新的至少一个宏设计变量来计算场设计变量的对应值，而创建新的候选设计；以及(i)重复(c)‑(h)直至新的候选设计与紧邻的前一候选设计趋同。