[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610178734.8
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105760631B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王博;黃誠;周演;周昳鳴;程耿東;郝鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種實(shí)現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟100：根據(jù)設(shè)計(jì)初期的概念設(shè)計(jì)要求選擇優(yōu)化目標(biāo)及約束，確定n維設(shè)計(jì)變量的單一構(gòu)型的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題；

步驟200：對結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，得到若干多樣性的概念設(shè)計(jì)構(gòu)型，包括以下子步驟：

步驟201：將m個(gè)待求單一構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化問題合并為m×n設(shè)計(jì)變量的m構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化問題，合并后優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)通過對單一構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)加權(quán)求和的方法獲得，合并后優(yōu)化問題繼承并保留單一構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化問題的約束函數(shù)；

步驟202：對合并后的優(yōu)化問題額外施加m(m-1)/2個(gè)多樣性約束，多樣性約束函數(shù)是關(guān)于任意兩構(gòu)型設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，用以描述兩構(gòu)型間的差異；

步驟203：采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，對合并后的優(yōu)化問題進(jìn)行求解，獲得m個(gè)多樣性拓?fù)錁?gòu)型；

步驟300：對獲得的概念設(shè)計(jì)構(gòu)型進(jìn)行精細(xì)的分析、校核，評價(jià)各個(gè)概念構(gòu)型的在詳細(xì)設(shè)計(jì)要求下的性能表現(xiàn)，篩選出滿足設(shè)計(jì)需求的概念設(shè)計(jì)構(gòu)型，通過形狀優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化對概念設(shè)計(jì)構(gòu)型進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于，步驟100中單一構(gòu)型的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題的一般列式為：

G_i(u(ρ),ρ)≤0

其中，F(xiàn)為目標(biāo)函數(shù)，u物理場分布函數(shù)，x是物質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)，ρ(x)是密度場分布函數(shù)；G₀為材料用量約束，G_i為功能約束函數(shù)，V是材料體積，V_f材料用量體分比，Ω是設(shè)計(jì)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于，要獲得m個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)型，多樣性設(shè)計(jì)求解方法的優(yōu)化列式為：

G(ρ_p,ρ_q)≤η,p,q＝1,2,…,m and p≠q

其中，F(xiàn)為多樣性設(shè)計(jì)問題的加權(quán)目標(biāo)函數(shù)，F(xiàn)_i為第i個(gè)構(gòu)型的設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)，α_i為第i個(gè)構(gòu)型的加權(quán)系數(shù)，是第i個(gè)構(gòu)型的設(shè)計(jì)約束條件，G各個(gè)構(gòu)型間的多樣性約束；ρ_i(x)是密度場分布函數(shù)；Ω是設(shè)計(jì)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于，對于步驟202中所述的兩個(gè)構(gòu)型，多樣性約束包括以下形式：

其中，ρ₁(x)、ρ₂(x)為其各自密度場分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于，所述數(shù)學(xué)規(guī)劃方法包括：線性規(guī)劃、二次規(guī)劃及凸規(guī)劃。