[发明专利]一种平面结构设计方法

摘要

本发明涉及一种平面结构设计方法，初始控制点输入以生成多片初始模型，再拼接为一片，并提高模型的连续性；通过分析模块，分析该初始模型的刚度矩阵和位移，计算出设计变量的值；将初始控制点导入到优化模块中，求解出目标函数的结果；判断目标函数结果是否为最优设计变量值，求解目标函数的结果；对模型进行细化处理，以获取最优化显示控制点；将最优化控制点进行应力云图显示。在建模中解决了分片拼接的连续性问题，使得模型无论是位移还是应力的变化，都呈现平稳过渡；在优化中运用求解等效应力和等效应力对设计变量的导数；将灵敏度方法作为一个桥梁，把等效应力对设计变量的导数和控制点的位移连接在了一起。使得几何分析优化更简洁合理。

主权项

1.一种平面结构设计方法，其特征在于，具体包括如下步骤：/n1)观察需要设计的模型，分解模型，将模型分解成常规可以表达的单片，再通过需要考虑的应力分布输入单片初始控制点以生成单片的初始模型，再通过程序使单片的控制点一一编号，将相邻的两片拼接为一片，在拼接完成的两片里，插入连续性控制点，再通过改变边界和内部曲线的节点矢量，表现出在图形上显示等参线是圆滑的；/n2)利用环环相扣的超参单元对传统等参单元进行替换，在参数空间计算形函数R对一个控制点坐标的xy两个方向的导数，通过雅克比矩阵的转换，求解出单元应力应变矩阵B，再通过单元应力应变矩阵B求解出单元刚度矩阵K，最后根据公式u＝K/f求解出单元中各个控制点的位移，u为控制点坐标列阵；K为单元刚度矩阵；f为载荷列阵；/n3)将等效应力作为目标函数，优化等效应力：采用形状尺寸优化，建立目标函数的解和控制点位置坐标的关系，将根据需要优化的控制点作为初始控制点，进行优化，得到优化后的控制点坐标；/n4)将步骤3)求得的优化后的控制点坐标输入，计算出控制点对应模型的等效应力，判断此等效应力是否是等效应力函数的极小值，如果不是，则返回步骤3)对控制点进行重新优化计算，反复进行迭代计算，直到得到等效应力函数的极小值，也就是最优控制点坐标，退出循坏，进行下一步；/n5)对模型进行细化处理，模型划分的更多的单元；/n6)根据最优控制点坐标求解出每个单元的等效应力，按照数值对应相应的颜色，再将其填充到模型里对应的细分后的每个单元位置，进行模型应力的显示。/n