[发明专利]一种组件结构的拓扑优化方法及装置

权利要求书

1.一种组件结构的拓扑优化方法，其特征在于，所述方法包括：

将组件结构划分为多个节点；

对各个节点建立包络圆约束方程；

建立应力刚度矩阵；

求解所述应力刚度矩阵，计算第一灵敏度；

分析组件结构的固有振动属性，计算第二灵敏度；

获得结构约束条件和结构优化目标；

根据所述第一灵敏度、所述第二灵敏度、所述结构约束条件和所述结构优化目标，计算组件结构的优化结构；

所述求解所述应力刚度矩阵，计算第一灵敏度包括：

根据各个节点应力变化的可检测数据，计算第一分量，所述可检测数据包括常数项、单元应力、单元的杨氏模量和单元伪密度变量；

根据应力刚度矩阵，计算伴随向量；

根据所述伴随向量、结构总刚度矩阵、结构总位移向量、所述单元的杨氏模量和所述单元伪密度变量，计算第二分量；

根据所述第一分量和所述第二分量，计算第一灵敏度；

获得各节点的振幅向量；

根据各节点的振幅向量和应力刚度矩阵，计算第二灵敏度。

2.根据权利要求1所述的一种组件结构的拓扑优化方法，其特征在于，所述获得结构约束条件和结构优化目标包括：

获得组件结构的第一阶振动频率的最小值；

获得材料体积分数的最大值；

计算组件结构的最小应变能。

3.根据权利要求1所述的一种组件结构的拓扑优化方法，其特征在于，所述根据所述第一灵敏度、所述第二灵敏度、所述结构约束条件和所述结构优化目标，计算组件结构的优化结构包括：

根据所述第一灵敏度、所述第二灵敏度、所述结构约束条件和所述结构优化目标，采用梯度优化算法计算组件结构的优化结构。

4.一种组件结构的拓扑优化装置，其特征在于，所述装置包括：第一灵敏度计算模块、第二灵敏度计算模块、参考数值获得模块和优化结构计算模块；

所述第一灵敏度计算模块用于根据应力刚度矩阵，获得第一灵敏度；所述第一灵敏度计算模块包括第一分量计算单元、伴随向量计算单元、第二分量计算单元和第一灵敏度计算子单元：

所述第一分量计算单元用于根据各个节点应力变化的可检测数据，计算第一分量，所述可检测数据包括常数项、单元应力、单元的杨氏模量和单元伪密度变量；

所述伴随向量计算单元用于根据应力刚度矩阵，计算伴随向量；

所述第二分量计算单元用于根据伴随向量、结构总刚度矩阵、结构总位移向量、所述单元的杨氏模量和所述单元伪密度变量，计算第二分量

所述第一灵敏度计算子单元用于根据第一分量和第二分量，计算第一灵敏度；

所述第二灵敏度计算模块用于根据组件结构的固有振动属性，计算第二灵敏度；所述第二灵敏度计算模块包括：振幅向量获得单元和第二灵敏度计算子单元；

所述振幅向量获得单元用于获得各个节点的振幅向量；

所述第二灵敏度计算子单元用于根据所述振幅向量和应力刚度矩阵，计算第二灵敏度；

所述参考数值获得模块用于获得结构约束条件和结构优化目标；

所述优化结构计算模块用于根据所述第一灵敏度、所述第二灵敏度、所述结构约束条件和所述结构优化目标，计算组件结构的优化结构。

5.根据权利要求4所述的一种组件结构的拓扑优化装置，其特征在于，所述参考数值获得模块包括：结构约束条件获得单元和结构优化目标获得单元；

所述结构约束条件获得单元用于获得组件结构的第一阶振动频率的最小值，并获得材料体积分数的最大值；

所述结构优化目标获得单元用于计算组件结构的最小应变能。