[發(fā)明專利]一種結(jié)構(gòu)加強筋分布的幾何-尺寸協(xié)同優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110203246.9
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112818488B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁曉紅;胡天南;張橫;沈磊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種結(jié)構(gòu)加強筋分布的幾何-尺寸協(xié)同優(yōu)化設(shè)計方法，用于優(yōu)化加強筋的幾何形態(tài)和尺寸，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)設(shè)計需求，建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型；

步驟2，建立初始的加強筋結(jié)構(gòu)有限元模型，并分析獲得所述數(shù)學(xué)模型中目標(biāo)函數(shù)的初始值；

步驟3，選定加強筋的活動節(jié)點線x坐標(biāo)和y坐標(biāo)，并定義協(xié)同優(yōu)化設(shè)計參數(shù)；

步驟4，計算所述目標(biāo)函數(shù)關(guān)于所述活動節(jié)點線x坐標(biāo)和y坐標(biāo)的靈敏度，采用序列二次規(guī)劃算法更新所述加強筋的活動節(jié)點線的坐標(biāo)值，從而完成加強筋的幾何優(yōu)化，并重構(gòu)有限元模型進(jìn)行有限元分析；

步驟5，計算所述目標(biāo)函數(shù)關(guān)于所述加強筋的厚度的靈敏度數(shù)值，并采用移動漸進(jìn)線算法對加強筋的厚度進(jìn)行尺寸優(yōu)化，而后重構(gòu)有限元模型進(jìn)行有限元分析；

步驟6，判斷優(yōu)化過程是否收斂，當(dāng)判斷為不收斂時，則重復(fù)步驟4至步驟5，進(jìn)一步對加強筋的幾何形態(tài)和厚度進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)判斷為收斂時，則結(jié)束優(yōu)化過程，得到最優(yōu)加強筋分布，

其中，所述步驟1中，優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型為：

式(1a)-式(1h)中，x和y是加強筋活動節(jié)點線的坐標(biāo)位置，T是加強筋的厚度，M和N分別是活動節(jié)點線和加強筋的總數(shù)，Ω和D分別是活動節(jié)點線集合和加強筋集合，F(xiàn)是協(xié)同優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)可以根據(jù)設(shè)計需求進(jìn)行設(shè)置，l和h分別是加強筋單元的長度和高度，V是初始分布優(yōu)化設(shè)計中加強筋結(jié)構(gòu)的體積，x_min和x_max分別為活動節(jié)點線x坐標(biāo)的最小值和最大值，y_min和y_max分別為活動節(jié)點線y坐標(biāo)的最小值和最大值，T_min和T_max分別為加強筋板厚的最小值和最大值，

所述步驟3中，活動節(jié)點線包括由3個及以上加強筋共有的節(jié)點線、由2個不共線的加強筋共有的節(jié)點線以及不具有被約束的節(jié)點且由加強筋和箱體外殼共有的節(jié)點線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)加強筋分布的幾何-尺寸協(xié)同優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于：

其中，所述幾何形態(tài)包括加強筋長度、分布角度以及位置，所述尺寸為加強筋的厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)加強筋分布的幾何-尺寸協(xié)同優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于：

其中，所述步驟6中，收斂準(zhǔn)則為：連續(xù)2次迭代的目標(biāo)函數(shù)之差小于給定的容差，或者迭代次數(shù)達(dá)到給定的上限。