[发明专利]带有多种材料的拓扑优化的系统和方法

权利要求书

1.一种产生设计拓扑结构的方法，其中该方法包括下列步骤：

将问题约束输入至计算机中，其中该问题约束包括域、负载向量、目标函数以及多种材料类型；

将该域划分成多个单元，其中单个的单元与一种材料类型相关联，使得多种材料类型中的每种与超过一个的单元相关联；

计算对于所述单元的单元变量；

确定该计算是否是完全的，并且如果计算不是完全的，重复对于所述单元的所述单元变量的计算；以及

如果所述计算是完全的，输出该设计拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该目标函数包括最小应变能，并且其中确定所述计算是否是完全的进一步包括确定对于所述单元的所述单元变量是否代表空值或满值，并且所述最小应变能的所述目标函数是否被优化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

将所述问题约束输入进一步包括输入包括最大可允许质量的所需性能标准。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在计算所述单元变量之后，促使所述单元变量接近空值或满值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该域包括三维，其中每个单元包括单元面以及其中：

将该域划分成多个单元进一步包括将该域划分成多个单元，其中对于每个单元的所述单元面邻接域边界，或者邻接代表不同的材料类型的所述单元的所述单元面。

6.根据权利要求1所述的方法，其中计算该单元变量进一步包括计算质量分数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中输入所述问题约束进一步包括输入三种或更多种材料类型。

8.根据权利要求1所述的方法，其中将域划分成多个单元进一步包括将每个单元与一种材料类型相关联。

9.一种用于产生设计拓扑结构的系统，其包括：

计算机，其包括非瞬时性计算机可读媒介、输入设备和输出设备，以及其中该计算机被配置来：

       从该输入设备接收问题约束的输入，其中该问题约束包括域、负载向量、目标函数以及多种材料类型；

       将域划分成多个单元，其中单个的单元与在问题约束中输入的一种材料类型相关联，使得每种材料类型与超过一个单元相关联；

       迭代地计算对于所述单元的所述单元变量直至计算是完全的；以及

       在所述计算是完全的之后，输出该设计拓扑结构。

10.一种产生设计拓扑结构的方法，其中该方法包括下列步骤：

将问题约束输入计算机，其中该问题约束包括域、负载向量、包括最小应变能的目标函数以及多种材料类型，和包括最大可允许质量的所需性能标准；

将所述域划分成多个单元，其中每个单元与所述多种材料类型中的一种相关联，使得多种材料类型中的每一种与超过一个单元相关联；

使用所述计算机对于每个单元计算单元变量，其中该单元变量是质量分数；

促使该单元变量接近满值或空值；

通过确定下列来确定所述计算是否是完全的：

       对于每个单元的所述单元变量是否代表满值或空值；以及

       该目标函数是否已经被最小化；

如果所述计算不是完全的，对于每个单元返回计算所述单元变量；以及

如果所述计算是完全的，输出该设计拓扑结构。