[发明专利]一种基于应力的启发式结构离散拓扑优化设计方法

摘要

本发明属于结构拓扑优化相关技术领域，其公开了一种基于应力的启发式结构离散拓扑优化设计方法，其包括以下步骤：(1)对设计域进行有限元离散，并计算获得位移结构响应及应力结构响应；(2)通过P范数法凝聚有限元离散单元以得到全局应力测度，并求解得到伴随解；(3)计算获得有限元离散单元的灵敏度指数；(4)更新所述离散拓扑设计变量；(5)对离散拓扑设计变量进行过滤处理；(6)根据离散拓扑设计变量更新有限元模型的单元材料模型，重复以上步骤直至许用材料用量分数达到设定的许用材料用量分数且优化构型稳定收敛。本发明采用离散设计变量，具有明确的物理意义，同时兼具稳定性及高效性。

主权项

1.一种基于应力的启发式结构离散拓扑优化设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)对待优化结构的设计域进行有限元离散，每一个有限元离散单元上对应一个离散拓扑设计变量，并对有限元模型施加位移及载荷边界条件以进行有限元分析，由此计算获得位移结构响应及应力结构响应；/n(2)通过P范数法凝聚有限元离散单元以得到全局应力测度，并求解得到伴随解；/n(3)计算获得有限元离散单元的灵敏度指数，并对获得的灵敏度指数进行过滤及平均处理；/n(4)根据设定的材料去除率、删除材料的恢复率及步骤(3)得到的灵敏度指数计算当前优化迭代步对应的许用材料用量、材料增长的阈值及材料去除的阈值，进而更新所述离散拓扑设计变量；/n(5)对更新后的离散拓扑设计变量进行过滤处理，离散拓扑设计变量的过滤权重通过设计变量过滤半径进行控制；/n(6)根据步骤(5)得到的离散拓扑设计变量更新有限元模型的单元材料模型，重复步骤(1)至(5)直至许用材料用量分数达到设定的许用材料用量分数且优化构型稳定收敛。/n