[发明专利]考虑非设计域的三维连续体结构动静力学性能拓扑优化设计方法

摘要

本发明公开一种考虑非设计域的三维连续体结构拓扑优化设计方法，包括以下步骤：(1)确定三维连续体基结构，并建立有限元模型；(2)定义非设计域单元，并输入优化参数，形成优化模型；(3)引入识别数组对设计域及非设计域单元进行标识；(4)对结构进行静力及模态分析，并提取单元、节点及结构分析结果；(5)建立拓扑优化模型的近似连续数学优化列式；(6)计算非设计域单元对结构性能的贡献值，并对性能约束值及目标函数进行折减；(7)采用数学规划算法，对优化模型进行求解；(8)对最优拓扑构型进行反演处理，获得最优拓扑构型。本发明可以有效解决考虑非设计域的三维连续体结构动静力学性能拓扑优化设计问题，为复杂结构体系的优化设计提供一个参考。

主权项

1.一种考虑非设计域的三维连续体结构拓扑优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，根据三维连续体结构设计域和非设计域的几何尺寸及工况，建立相应的有限元模型，设定边界条件，材料属性；/n第二步，输入结构动静力学性能优化参数，并定义非设计域，形成考虑非设计域的三维连续体结构拓扑优化列式；/n第三步，提取非设计域单元号，并采用非设计域标识数组和设计域标识数组分别对非设计单元和设计单元进行标识；/n第四步，对结构进行静力及模态分析，并提取单元、相关节点及结构分析结果，为建立显式优化方程提供结构的力学性能参数；/n第五步，形成以位移及频率为约束，结构质量最小为目标的近似连续数学优化列式；/n第六步，基于给定的非设计域标识数组及单元力学性能参数，计算非设计单元对结构性能的贡献系数之和，并对结构总性能约束值进行折减，忽略优化目标中的常系数，更新近似连续数学优化模型列式；/n第七步，采用数学规划算法，对优化模型进行求解；/n第八步，对拓扑变量进行反演，获得最优拓扑构型。/n