[发明专利]基于多相材料布局优化的坝料分区方法

权利要求书

1.一种基于多相材料拓扑优化理论的面板堆石坝的坝料分区设计方法，其特征在于，包括步骤：

以实际工程作为输入条件；

根据邓肯E-B模型确定材料初始弹性模量；

确定垫层、主次堆石材料的弹性模量；

a) 建立结构的有限元分析模型，初始化算法各参数，令；

b)  分析材料集合为{M_e,j}（j∈m-1,m,…,Nm）的结构，获得各单元的应变能密度；

c)  升序排列单元的应变能密度，将序列前端一定数量的低应变能密度单元的材料由M_e,m改变为M_e,m-1，并累计含M_e,m材料单元的体积；

d)  若含M_e,m材料单元的体积没有达到其约束临界值，则返回到第 b)步重分析，否则到第 e)步；

e)  若所有材料均达到各自的体积约束临界值，则到第 f)步；否则，令m=m-1，返回到第 b)步重分析；

f)  停止迭代；

结构安全性校核，并按需要进行局部调整；完成最终设计方案。

2.如权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，所述建模和前后处理、求解软件为ANSYS。

3.如权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，所述拓扑优化方法应用应变能密度排序算法通过 APDL 编写实现（二次开发）。

4.如权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，步骤1.b)中的所述材料初始弹性模量的确定方法为E_i=K*Pa(σ₃/p_a)ⁿ。

5.如权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，步骤1.d)中所述的荷载及边界约束条件具体为结构总体实际使用时的荷载和自由度。

6.如权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，步骤1.f)中所述的材料更新方法为应变能密度排序法。