[發明專利]基于幾何背景網格并考慮拔模制造約束的拓撲優化設計方法

無效

• 申請號: 201210071062.2
• 申請日: 2012-03-17
• 公開（公告）號: CN102663163A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 谷小軍;朱繼宏;高歡歡;張衛紅;李軍朔
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于幾何背景網格并考慮拔模制造約束的拓撲優化設計方法，其特征在于包括以下步驟：

(a)通過結構的CAD模型建立有限元模型，定義載荷和邊界條件；

(b)將拔模的分模/型面(4)劃分成與有限元網格(6)尺寸相同的幾何背景網格(7)；對于設計空間上的任意一個有限元網格i，其質心沿拔模的分模/型面(4)法向的投影一定隸屬于某一個幾何背景網格m，m∈(1，2，...，27)；

(c)建立拓撲優化模型：

find?X＝(x₁，x₂，K，x_n)

min?Φ(X)

s.t.?KU＝F

Gj(X)-G‾j≤0,]]>j＝1，2，K，J

(0＜x_p≤x_q...≤x_w≤1)_m，m＝1，2，K，M

(d_p≥d_q...≥d_w)_m，m＝1，2，K，M

式中，X為設計域上的單元偽密度向量；n為設計變量個數；Φ(X)為拓撲優化的目標函數；K為有限元模型總體剛度矩陣；F為節點等效載荷向量；U為節點整體位移向量；G_j(X)為第j個約束函數；為第j個約束函數的上限；J為約束的數量；x_p，x_q...x_w為質心沿拔模的分模/型面(4)法向的投影落在幾何背景網格m中的有限元網格的偽密度；M為在拔模方向上的總列數；d_i為單元x_i的質心距離分模/型面(4)的距離，即d_p、d_q、d_w分別為單元x_p、x_q、x_w距離分模/型面(4)的距離；對于質心沿拔模的分模/型面(4)法向的投影落在同一個幾何背景網格的單元x_p，x_q...x_w，其質心距分模/型面(4)的距離越大，其單元的偽密度越小；

(d)用有限元軟件Ansys將模型進行一次有限元分析；再通過結構優化平臺Boss-Quattro進行優化靈敏度分析，求得目標函數和約束條件的靈敏度，選取梯度優化算法GCMMA進行優化設計，得到優化結果。

2.根據權利要求1所述的基于幾何背景網格并考慮拔模制造約束的拓撲優化設計方法，其特征在于：所述幾何背景網格(7)的維數比有限元網格(6)的維數低一維。