[發明專利]基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法

在審

• 申請號: 201910510902.2
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN110309559A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 王德禹;劉佳琦;李春通
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

1.一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)構建集裝箱1:1有限元模型和縮尺比有限元模型；

(2)確定尋優目標，所述的尋優目標包括靜力學特征和動力學特征；

(3)對1:1有限元模型進行靜、動力學分析，獲取1:1有限元模型的靜力學特征和動力學特征參數；

(4)根據1:1有限元模型的靜力學特征和動力學特征參數，基于Froude縮尺定理構建縮尺比有限元模型的尋優目標值；

(5)對縮尺比有限元模型墻壁結構進行拓撲優化，獲取墻壁結構的形狀；

(6)獲取縮尺比有限元模型的敏感設計參數；

(7)對縮尺比有限元模型的敏感設計參數進行尋優直至尋優目標真值收斂至尋優目標值，優化確定的集裝箱縮尺比有限元模型即為集裝箱相似模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，所述的靜力學特征包括剛度特征和結構強度特征。

3.根據權利要求2所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，所述的剛度特征包括：集裝箱開口端的橫向剛度、縱向剛度與抗側剛度；集裝箱閉口端的橫向剛度、縱向剛度與抗側剛度。

4.根據權利要求2所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，所述的結構強度特征包括：集裝箱在垂向加速度為1.5g的情況下，當11個集裝箱堆垛在一起時，最底層集裝箱不會發生屈曲，其中，g為重力加速度。

5.根據權利要求1所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，所述的動力學特征包括集裝箱的第一階模態頻率及振型。

6.根據權利要求1所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，步驟(4)中Froude縮尺定理包括集裝箱幾何相似、載荷相似、位移相似、材料相似、應力應變相似和動力學相似。

7.根據權利要求1所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，步驟(5)具體為：以材料的畸變能密度最小為優化目標，以墻壁結構體積和箱角位移為約束條件，在Abaqus軟件中采用變密度法對墻壁結構進行結構拓撲優化設計，獲取墻壁結構的形狀。

8.根據權利要求1所述的一種基于多目標優化和拓撲優化的集裝箱相似模型構建方法，其特征在于，步驟(6)敏感設計參數包括：底部縱向梁、頂部縱向梁、底部閉口端橫向梁、底部開口端橫向梁、頂部閉口端橫向梁、頂部開口端橫向梁、頂部開口端角件、頂部閉口端角件、底部開口端角件、底部閉口端角件、開口端立柱、閉口端立柱和底部加強筋的截面形狀及尺寸信息。