[发明专利]一种实现多样性设计的结构拓扑优化方法

摘要

本发明涉及工程结构优化设计领域，提供一种实现多样性设计的结构拓扑优化方法。所述方法包括：利用结构拓扑优化实现结构概念设计；提出多样性设计求解方法获得若干多样性满足初始设计要求的概念设计构型，包括：引入加权目标函数和提出多样性约束，其中多样性约束能够描述拓扑构型之间的差异并驱动优化获得多个多样性构型；评价各个概念构型的在详细设计要求下的性能表现，筛选满足设计需求的概念设计构型，通过形状优化和参数优化对概念设计构型进行详细的设计。本发明能够获得若干具有多样性的初始设计，减少初始设计方案由于无法满足后续设计要求而被迫放弃的风险，大大减少设计迭代次数和设计时间。

主权项

1.一种实现多样性设计的结构拓扑优化方法，其特征在于，所述方法包括：步骤100：根据设计初期的概念设计要求选择优化目标及约束，确定n维设计变量的单一构型的连续体结构拓扑优化问题；步骤200：对结构进行拓扑优化，得到若干多样性的概念设计构型，包括以下子步骤：步骤201：将m个待求单一构型拓扑优化问题合并为m×n设计变量的m构型拓扑优化问题，合并后优化问题的目标函数通过对单一构型拓扑优化问题的目标函数加权求和的方法获得，合并后优化问题继承并保留单一构型拓扑优化问题的约束函数；步骤202：对合并后的优化问题额外施加m(m‑1)/2个多样性约束，多样性约束函数是关于任意两构型设计变量的函数，用以描述两构型间的差异；步骤203：采用数学规划方法，对合并后的优化问题进行求解，获得m个多样性拓扑构型；步骤300：对获得的概念设计构型进行精细的分析、校核，评价各个概念构型的在详细设计要求下的性能表现，筛选出满足设计需求的概念设计构型，通过形状优化和参数优化对概念设计构型进行详细的设计。