[發明專利]融合器的結構拓撲優化方法

有效

• 申請號: 201710837740.4
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107609277B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 丁偉;蔡方舟
• 申請（專利權）人: 上海凱利泰醫療科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 王葉娟;胡晶

1.一種融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：構建一融合器主體、上壓塊及下壓塊，所述上壓塊和下壓塊分別設置在所述融合器主體的上側和下側；

S2：根據待模擬的測試工況，設置針對所述融合器主體和針對所述上壓塊和下壓塊并作用在所述融合器主體上的相互作用關系，設置優化目標；

S3：網格化所述融合器主體，得到若干空間體網格單元，對各個單元進行標識；

S4：對所述融合器主體賦予鈦合金材料屬性，對所述上壓塊和下壓塊賦予剛體屬性；

S5：模擬測試工況，在相互作用關系及材料屬性的基礎上，對測試工況下的各個空間體網格單元進行應力計算；在測試工況為多于一個時，所述步驟S5中的各個空間體網格單元的各測試工況下的應力計算結果相加，作為相應空間體網格單元的應力；

S6：對全部空間體網格單元按應力大小進行排序，根據優化目標刪除若干空間體網格單元，得到優化后的融合器主體結構。

2.如權利要求1所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述待模擬的測試工況為壓縮工況和/或敲擊工況；

所述壓縮工況下的相互作用關系包括：使初始位于所述融合器主體上側和下側的上壓塊和下壓塊朝向所述融合器主體移動預設距離；

所述敲擊工況下的相互作用關系包括：固定所述融合器主體的前端，在所述融合器主體的尾端施加預設力。

3.如權利要求1所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S2中，相互作用關系包括載荷條件、約束條件、接觸條件、綁定條件中的一個或幾個。

4.如權利要求1所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S2中，優化目標為質量應力優化目標，所述質量應力優化目標為在應力盡可能小或不變的前提上，減小融合器主體預設比例的質量。

5.如權利要求4所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S6中，根據質量應力優化目標，刪除應力排序較小的若干空間體網格單元，刪除的空間體網格單元的比例為所述預設比例，得到優化后的融合器主體結構。

6.如權利要求1所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下步驟：

S31：用三角形平面擬合融合器主體的外表面，進行面網格劃分，生成面網格化后的融合器主體；

S32：以擬合的三角形平面為基礎對面網格化后的融合器主體進行體網格，生成四面體網格化后的融合器主體，使得融合器主體的結構空間體網格化，得到若干空間體網格單元。

7.如權利要求1所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S4中，根據應力應變曲線將鈦合金材料屬性劃分為彈性段、塑性段和斷裂段。

8.如權利要求1-7中任意一項所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述步驟S5中，根據測試工況的相互作用關系，計算離相互作用關系部位預設范圍的空間體網格單元上的各個節點在各個自由度下的力和位移，根據計算所得的各個節點的力和位移遞推計算相鄰下個節點在在各個自由度下的力和位移，從而得到相應測試工況下的各個空間體網格單元的應力。

9.如權利要求1-7中任意一項所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述融合器主體的上側和下側呈弧面，所述上壓塊和下壓塊與所述融合器主體的上側和下側接觸的表面設置為與所述弧面匹配的弧面結構。

10.如權利要求9所述的融合器的結構拓撲優化方法，其特征在于，所述優化目標還包括對稱優化目標，優化出的融合器主體為上下對稱、左右對稱或前后對稱三者中的一個或幾個。