[發明專利]一種復材結構優化設計方法

有效

• 申請號: 201810698343.8
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN110659525B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 易俊杰
• 申請（專利權）人: 上海波客實業有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 上海助之鑫知識產權代理有限公司 31328
• 代理人: 王麗影

本發明涉及計算機仿真技術領域，尤其涉及一種復材結構優化設計方法，包括定義設計變量；定義響應約束；定義目標函數；輸出優化求解文件；提交優化求解器計算；判斷是否滿足約束條件；如是，則提取優化結果，優化完成；如否，則調整設計變量及響應約束，重新開始步驟一的操作。本發明可導入復合材料結構的自然網格模型，提供便捷的方式來定義結構優化的三大要素(設計變量、響應及約束條件、優化目標)，其中優化響應和約束條件集成了各種常用的飛機性能指標，以及復合材料的制造工藝約束(如鋪層比、丟層約束等)，自動生成求解文件，提交OptiStruct或Nastran等優化求解器進行求解計算，并對優化結果進行快速后處理。

技術領域

本發明涉及計算機仿真技術領域，尤其涉及一種復材結構優化設計方法。

背景技術

產品研制中，為了滿足重量、強度、剛度要求，降低研制風險，優化設計廣泛用于其結構設計階段。尺寸優化可以對有限元模型中的各種參數進行優化，從而實現優化的目的。

尺寸優化中，設計變量的定義，約束方程的創建是整個優化過程中最重要最耗時的過程。復材結構廣泛用于航空航天結構，由于其結構特點，強度、剛度、穩定性約束眾多。前處理耗時費力，而且很難保證準確性，影響優化分析效率。

發明內容

針對上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種高效、快速的復材結構優化設計方法。

本發明實施例提供的一種復材結構優化設計方法，該方法包括：

1)定義設計變量；

2)定義響應約束；

3)定義目標函數；

4)輸出優化求解文件，所述優化的求解文件中包含優化數學模型；

5)提交優化求解器計算求解上述數學模型；

6)優化求解完成后，判斷優化定義的約束不等式方程均是否成立；

7)如是，則提取優化結果，優化完成；如否，則調整設計變量及響應約束，重新開始執行步驟一的操作。

進一步地，上述方法中，所述設計變量有兩種類型：一維單元截面設計變量和二維單元截面設計變量。

進一步地，上述方法中，所述一維單元截面設計變量包含不同的截面類型，截面類型包括但不限于：工字型截面、T字型截面、C字型截面、L字型截面、J字型截面和Ω字型截面。

進一步地，上述方法中，所述一維單元截面設計變量中長桁腹板和緣條鋪層信息相同。

進一步地，上述方法中，所述一維單元截面設計變量中每個角度層厚度定義為一個變量，每個長桁單元有45度、-45度、0度和90度四個厚度變量，鋪層為對稱均衡鋪層；其中，定義45度和-45度厚度設計變量相等。

進一步地，上述方法中，所述一維單元截面設計變量中，長桁面積A定義為一個變量，等效彈性模量E定義為一個變量，面積A和彈性模量E分別與長桁四個鋪層角度的厚度變量關聯。

進一步地，上述方法中，所述二維單元截面設計變量中，用于厚度尺寸優化的鋪層定義為4層，即45度、-45度、0度和90度，鋪層為對稱均衡鋪層，每個單元鋪層角度的厚度定義為一個變量，一個單元有45度、-45度、0度和90度四個厚度變量，其中定義45度鋪層和-45度鋪層厚度相等。

進一步地，上述方法中，所述設計變量定義流程包括：

第一步，定義一維單元截面尺寸設計變量和定義二維單元截面尺寸設計變量；

第二步，定義一維單元截面尺寸設計變量后，還包括：

1)選擇截面類型；

2)獲取截面尺寸參數；