[發明專利]一種組件結構的拓撲優化方法及裝置

有效

• 申請號: 201910299280.3
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110147571B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 舒毅瀟
• 申請（專利權）人: 浙江吉利控股集團有限公司;湖北吉利太力飛車有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

1.一種組件結構的拓撲優化方法，其特征在于，所述方法包括：

將組件結構劃分為多個節點；

對各個節點建立包絡圓約束方程；

建立應力剛度矩陣；

求解所述應力剛度矩陣，計算第一靈敏度；

分析組件結構的固有振動屬性，計算第二靈敏度；

獲得結構約束條件和結構優化目標；

根據所述第一靈敏度、所述第二靈敏度、所述結構約束條件和所述結構優化目標，計算組件結構的優化結構；

所述求解所述應力剛度矩陣，計算第一靈敏度包括：

根據各個節點應力變化的可檢測數據，計算第一分量，所述可檢測數據包括常數項、單元應力、單元的楊氏模量和單元偽密度變量；

根據應力剛度矩陣，計算伴隨向量；

根據所述伴隨向量、結構總剛度矩陣、結構總位移向量、所述單元的楊氏模量和所述單元偽密度變量，計算第二分量；

根據所述第一分量和所述第二分量，計算第一靈敏度；

獲得各節點的振幅向量；

根據各節點的振幅向量和應力剛度矩陣，計算第二靈敏度。

2.根據權利要求1所述的一種組件結構的拓撲優化方法，其特征在于，所述獲得結構約束條件和結構優化目標包括：

獲得組件結構的第一階振動頻率的最小值；

獲得材料體積分數的最大值；

計算組件結構的最小應變能。

3.根據權利要求1所述的一種組件結構的拓撲優化方法，其特征在于，所述根據所述第一靈敏度、所述第二靈敏度、所述結構約束條件和所述結構優化目標，計算組件結構的優化結構包括：

根據所述第一靈敏度、所述第二靈敏度、所述結構約束條件和所述結構優化目標，采用梯度優化算法計算組件結構的優化結構。

4.一種組件結構的拓撲優化裝置，其特征在于，所述裝置包括：第一靈敏度計算模塊、第二靈敏度計算模塊、參考數值獲得模塊和優化結構計算模塊；

所述第一靈敏度計算模塊用于根據應力剛度矩陣，獲得第一靈敏度；所述第一靈敏度計算模塊包括第一分量計算單元、伴隨向量計算單元、第二分量計算單元和第一靈敏度計算子單元：

所述第一分量計算單元用于根據各個節點應力變化的可檢測數據，計算第一分量，所述可檢測數據包括常數項、單元應力、單元的楊氏模量和單元偽密度變量；

所述伴隨向量計算單元用于根據應力剛度矩陣，計算伴隨向量；

所述第二分量計算單元用于根據伴隨向量、結構總剛度矩陣、結構總位移向量、所述單元的楊氏模量和所述單元偽密度變量，計算第二分量

所述第一靈敏度計算子單元用于根據第一分量和第二分量，計算第一靈敏度；

所述第二靈敏度計算模塊用于根據組件結構的固有振動屬性，計算第二靈敏度；所述第二靈敏度計算模塊包括：振幅向量獲得單元和第二靈敏度計算子單元；

所述振幅向量獲得單元用于獲得各個節點的振幅向量；

所述第二靈敏度計算子單元用于根據所述振幅向量和應力剛度矩陣，計算第二靈敏度；

所述參考數值獲得模塊用于獲得結構約束條件和結構優化目標；

所述優化結構計算模塊用于根據所述第一靈敏度、所述第二靈敏度、所述結構約束條件和所述結構優化目標，計算組件結構的優化結構。

5.根據權利要求4所述的一種組件結構的拓撲優化裝置，其特征在于，所述參考數值獲得模塊包括：結構約束條件獲得單元和結構優化目標獲得單元；

所述結構約束條件獲得單元用于獲得組件結構的第一階振動頻率的最小值，并獲得材料體積分數的最大值；

所述結構優化目標獲得單元用于計算組件結構的最小應變能。