[发明专利]结构设计的拓扑进化最佳化算法

权利要求书

1. 一种结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：其包括有下列步骤：

(a)决定一设计区域，以及给予所述的设计区域至少一边界条件；

(b)网格化所述的设计区域以对所述的设计区域进行有限单元应力分析，以得到属于所述的设计区域的应力分布；

(c)根据所述的设计区域的应力分布，移动所述的设计区域边界上的至少一节点，以形成新的设计区域；以及

(d)根据步骤(b)所形成的设计区域重复执行步骤(b)至(d)以成形一结构。

2. 根据权利要求1所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的步骤(c)还包括有下例步骤：

(c1)在所述的设计区域的边界上的节点中寻找出应力值小于一预设门坎值的至少一边界节点；

(c2)分别对所述的至少一边界节点决定出对应的一位移方向与一位移量；以及

(c3)根据所述的至少一边界节点所对应的所述的位移方向以及所述的位移量进行动作分别移动所述的至少一边界节点，以进化形成所述的新的设计区域。

3. 根据权利要求2所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的步骤(c2)还包括有下列步骤：

(c21)分别以所述的至少一边界节点为基准点建立二基准轴；

(c22)在所述的设计区域内分别搜寻在所述的二基准轴上的最大应力的节点；以及

(c23)根据相对于所述的边界节点的所述的二基准轴上的最大应力点，决定出所述的边界节点的位移方向以及位移量。

4. 根据权利要求3所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的二基准轴的夹角是大于0度并小于等于90度。

5. 根据权利要求3所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的位移方向以及位移量为一相对距离以及一相对应力的函数，其中所述的相对距离为所述的边界节点与所述的基准轴上最大应力节点间的距离，而所述的相对应力为所述的边界节点的应力与所述的基准轴上最大应力节点的应力的比值。

6. 根据权利要求1所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的设计区域为一平面区域、一矩形区域或具有初始外形的结构其中之一。

7. 根据权利要求2所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的预设门坎值为所述的步骤(b)的有限单元应力分析后在所述的设计区域内的最大蒙氏应力与一特定值的乘积。

8. 一种结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：其包括有下列步骤：

(a)决定一设计区域，以及给予所述的设计区域至少一边界条件；

(b)网格化所述的设计区域以对所述的设计区域进行有限单元应力分析，以得到属于所述的设计区域的应力分布；

(c)在所述的设计区域内形成至少一空洞区域；

(d)根据所述的设计区域的应力分布，移动所述的设计区域边界上的至少一节点以及移动所述的空洞区域边界上的至少一节点，以形成新的设计区域；以及

(e)根据步骤(d)所形成的设计区域重复执行步骤(b)至(e)步骤以成形一结构。

9. 根据权利要求8所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的设计区域为一平面区域、一矩形区域或具有初始外形的结构其中之一。

10. 根据权利要求8所述的结构设计的拓朴进化最佳化算法，其特征在于：所述的步骤(d)还包括有下列步骤：

(d1)在所述的设计区域的边界寻找出应力值小于一预设门坎值的至少一设计区域边界节点；

(d2)在所述的至少一空洞区域的边界找出应力值小于所述的预设门坎值的至少一空洞区域边界节点；

(d3)分别对所述的至少一设计区域与空洞区域边界节点决定出对应的一位移方向与一位移量；以及

(d4)根据所述的至少一边界节点所对应的所述的位移方向以及所述的位移量进行动作分别移动所述的至少一设计区域与空洞区域边界节点，以进化形成新的设计区域。