[發明專利]人工干預過程的拓撲優化方法、系統、設備和存儲介質

在審

• 申請號: 202210451266.2
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114816383A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 魏鵬;劉晉嘉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F8/34
• 分類號: G06F8/34;G06F8/38;G06F8/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 戴曉琴

1.一種人工干預過程的拓撲優化方法，其特征在于，所述方法包括：

分析優化對象模型，確定模型的應力邊界條件和位移邊界條件；

在交互界面輸入所述應力邊界條件和位移邊界條件，并開始迭代優化；

通過暫停干預終止迭代步并保存當前優化結果；

對優化結果進行人工干預，包括增添任意形狀的優化結果使其參與下一迭代步的優化、增添或去除任意形狀的不可優化構件、去除任意形狀的優化結果使其參與下一迭代步的優化，干預結束后保存干預結果；

將干預后的結果重新代入迭代步進行優化；

經過一次或數次干預后，程序終止，輸出最終的優化結果同時計算出目標函數值，并以所述優化結果作為建模的底圖，經過處理后即可交付打印。

2.根據權利要求1所述的拓撲優化方法，其特征在于，迭代優化的算法包括但不限于水平集法、變密度法或雙向漸進法優化算法。

3.根據權利要求1所述的拓撲優化方法，其特征在于，人工干預對優化結果進行的調整包括：

將人工干預加入之后的優化迭代中被優化掉的調整操作；

將人工干預加入之后的優化迭代中且無法被優化掉的調整操作，即在優化過程中增添不可設計域。

4.根據權利要求3所述的拓撲優化方法，其特征在于，人工干預的實現是通過鼠標回調函數，在鼠標按下并移動的時候，記錄光標經過位置的散點坐標，當鼠標抬起的時候結束采集數據，從而獲得坐標的矩陣；

根據矩陣中的坐標值，調整優化結果，具體為：

將光標變為畫圖的筆刷，并記錄下筆刷中心經過的坐標值，以選取坐標點指定半徑內的坐標點，即進行人工干預區域的選擇。

5.根據權利要求3所述的拓撲優化方法，其特征在于，對優化結果進行干預的同時，調整干預范圍，即調整筆刷的粗細。

6.根據權利要求3所述的拓撲優化方法，其特征在于，對優化結果進行調整的原理包括：

對于變密度法或雙向漸進法：

根據記錄的坐標，通過調整筆刷半徑范圍內所有整數坐標點對應的相對密度進行干預，包括：

若材料相對密度大于1，對應加入下一步迭代優化但不能被優化掉的部分；

若材料相對密度小于0，則擦除掉記錄的坐標；

若材料相對密度接近且小于1，則對應加入下一步迭代優化并有可能被優化掉的部分；

對于水平集法：

根據記錄的坐標，通過調整筆刷半徑范圍內所有整數坐標點對應的函數值進行干預，包括：

若函數值大于1，對應加入下一步迭代優化但不能被優化掉的部分；

若函數值小于0，則擦除掉記錄的坐標；

若函數值接近且小于1，則對應加入下一步迭代優化并有可能被優化掉的部分。

7.根據權利要求1-6任一項所述的拓撲優化方法，其特征在于，通過暫停干預終止迭代步，包括：

優化過程包括多次迭代，在迭代的過程中，通過if語句控制暫停的全局變量；

通過暫停干預改變全局變量的值，進而終止迭代步。

8.一種人工干預過程的拓撲優化系統，其特征在于，所述系統包括：

邊界條件獲取模塊，用于分析優化對象模型，確定模型的應力邊界條件和位移邊界條件；

迭代優化模塊，用于在交互界面輸入所述應力邊界條件和位移邊界條件，并開始迭代優化；

優化結果保存模塊，用于通過暫停干預終止迭代步并保存當前優化結果；

人工干預模塊，用于對優化結果進行人工干預，包括增添任意形狀的優化結果使其參與下一迭代步的優化、增添或去除任意形狀的不可優化構件、去除任意形狀的優化結果使其參與下一迭代步的優化，干預結束后保存干預結果；

重新迭代優化模塊，用于將干預后的結果重新代入迭代步進行優化；

最終優化結果獲取模塊，用于經過一次或數次干預后，程序終止，輸出最終的優化結果同時計算出目標函數值，并以所述優化結果作為建模的底圖，經過處理后即可交付打印。