[发明专利]通过定向优化来设计3D建模对象

权利要求书

1.一种用于设计3D建模对象的计算机实现的方法，所述3D建模对象表示由关于物理特性具有各向异性行为的材料形成的机械部件，所述方法包括：

-提供：

○3D有限元网格，以及

○与所述3D有限元网格相关联的数据并且所述数据包括：

■形成多个载荷工况的多个力，以及

■边界条件；以及

-相对于目标函数优化分布在所述3D有限元网格上的定向场，所述目标函数关于物理特性奖励定向连续性，所述优化是基于所述3D有限元网格并且基于与所述3D有限元网格相关联的所述数据的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标函数取决于在所述3D有限元网格上定义的角度变量，所述角度变量描述各自位于所述3D有限元网格的相应元上的定向。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述目标函数是非凸函数，并且所述优化包括应用非凸灵敏度为基础的优化方法。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述非凸灵敏度为基础的优化方法具有角度迭代步长，以大于30°且小于90°的值初始化所述角度迭代步长。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述角迭代步长在所述非凸灵敏度为基础的优化方法的每次迭代中减小。

6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其中，所述优化包括在所述非凸灵敏度为基础的优化方法的每次迭代中过滤所述定向场。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，对于所述3D有限元网格的每个元，过滤所述定向场包括过滤描述所述元上的定向的所述角度变量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，过滤所述角度变量包括：

-将所述角度变量映射到以笛卡尔坐标描述的3D定向向量上；

-过滤所述3D定向向量；以及

-将过滤的3D定向向量映射回角度变量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，过滤所述3D定向向量包括计算其他3D定向向量的线性组合，所述线性组合中的每个其他3D定向向量的贡献是所述有限元网格中对应于所述其他3D定向向量的元和所述有限元网格中对应于所述3D定向向量的元之间的距离的递减函数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述递减函数量化预定半径与所述距离之间的差。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定半径大于1.5个元、大于2个元或大于3个元。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述各向异性行为是正交各向异性行为。

13.一种计算机程序，其包括用于执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法的指令。

14.一种计算机可读存储介质，其上记录了根据权利要求13所述的计算机程序。

15.一种计算机，其包括耦合到存储器和图形用户界面的处理器，所述存储器在其上记录了根据权利要求13所述的计算机程序。