[发明专利]一种结构加强筋分布的几何-尺寸协同优化设计方法

权利要求书

1.一种结构加强筋分布的几何-尺寸协同优化设计方法，用于优化加强筋的几何形态和尺寸，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据设计需求，建立优化设计的数学模型；

步骤2，建立初始的加强筋结构有限元模型，并分析获得所述数学模型中目标函数的初始值；

步骤3，选定加强筋的活动节点线x坐标和y坐标，并定义协同优化设计参数；

步骤4，计算所述目标函数关于所述活动节点线x坐标和y坐标的灵敏度，采用序列二次规划算法更新所述加强筋的活动节点线的坐标值，从而完成加强筋的几何优化，并重构有限元模型进行有限元分析；

步骤5，计算所述目标函数关于所述加强筋的厚度的灵敏度数值，并采用移动渐进线算法对加强筋的厚度进行尺寸优化，而后重构有限元模型进行有限元分析；

步骤6，判断优化过程是否收敛，当判断为不收敛时，则重复步骤4至步骤5，进一步对加强筋的几何形态和厚度进行优化，当判断为收敛时，则结束优化过程，得到最优加强筋分布，

其中，所述步骤1中，优化设计的数学模型为：

式(1a)-式(1h)中，x和y是加强筋活动节点线的坐标位置，T是加强筋的厚度，M和N分别是活动节点线和加强筋的总数，Ω和D分别是活动节点线集合和加强筋集合，F是协同优化设计的目标函数，目标函数可以根据设计需求进行设置，l和h分别是加强筋单元的长度和高度，V是初始分布优化设计中加强筋结构的体积，x_min和x_max分别为活动节点线x坐标的最小值和最大值，y_min和y_max分别为活动节点线y坐标的最小值和最大值，T_min和T_max分别为加强筋板厚的最小值和最大值，

所述步骤3中，活动节点线包括由3个及以上加强筋共有的节点线、由2个不共线的加强筋共有的节点线以及不具有被约束的节点且由加强筋和箱体外壳共有的节点线。

2.根据权利要求1所述的结构加强筋分布的几何-尺寸协同优化设计方法，其特征在于：

其中，所述几何形态包括加强筋长度、分布角度以及位置，所述尺寸为加强筋的厚度。

3.根据权利要求1所述的结构加强筋分布的几何-尺寸协同优化设计方法，其特征在于：

其中，所述步骤6中，收敛准则为：连续2次迭代的目标函数之差小于给定的容差，或者迭代次数达到给定的上限。