[发明专利]一种檩条结构加强设计方法

权利要求书

1.一种檩条结构加强设计方法，其特征在于，包括：

根据檩条结构的若干个目标值、预设的几何信息和边界物理参数，建立所述檩条结构的初始设计模型；其中，所述若干个目标值包括：静态目标值、动态目标值；

利用多工况拓扑优化技术，对所述初始设计模型进行形态优化，得到所述檩条结构的拓扑优化形态，包括：

对所述初始设计模型的设计变量进行迭代优化，计算如下：

其中，ρ_i为设计变量，为迭代步数为k+1的设计变量；λ为拉格朗日乘子；S_i为第i个单元的灵敏度；k为迭代步数；所述静态目标值包括：U为应变能；U_min为最小应变能；U_max为最大应变能；μ为应变能权重系数；所述动态目标值包括：Γ为动态反比例平均特征值；Γ_min为动态反比例平均特征值下限；Γ_max为动态反比例平均特征值上限；

基于所述檩条结构的拓扑优化形态，进行所述檩条结构的加强设计；

其中，所述檩条结构的零件安装位置是根据所述檩条结构的拓扑优化形态生成的。

2.根据权利要求1所述的檩条结构加强设计方法，其特征在于，在所述利用多工况拓扑优化技术，对所述初始设计模型进行形态优化，得到所述檩条结构的拓扑优化形态之前，还包括：

根据所述初始设计模型定义单元信息并对所述单元进行赋值，对所述初始设计模型进行优化区和非优化区域的设定。

3.根据权利要求1所述的光伏板钢边框结构的正向设计方法，其特征在于，所述利用多工况拓扑优化技术，对所述初始设计模型进行形态优化，得到所述檩条结构的拓扑优化形态，包括：

采用所述多工况拓扑优化技术定义优化问题信息；

对所述优化问题信息进行求解，以得到所述檩条结构的拓扑优化形态。

4.根据权利要求3所述的檩条结构加强设计方法，其特征在于，所述采用所述多工况拓扑优化技术定义优化问题信息，包括：

所述优化问题信息包括设计变量、工况、约束条件和优化目标，计算如下：

find：Ρ＝(ρ₁,ρ₂,…,ρ_n)^T，i＝1，2,3...,n

j＝1，2,3...,J

其中，P为单元相对密度矢量；ρ_i为第i个单元相对密度；T为矩阵转置；Φ(P)为设计目标；ω_j为第j个工况下的权重因子；v为优化后的结构总体积；v₀为初始整体结构体积；n为单元总数；J为工况总数；F为载荷矢量；K为刚度矩阵；η为体积约束因子；ρ_min为单元相对密度下限。

5.根据权利要求1所述的檩条结构加强设计方法，其特征在于，所述基于所述檩条结构的拓扑优化形态，进行所述檩条结构的加强设计，包括：

根据所述拓扑优化形态建立近似参数化模型，对所述近似参数化模型进行结构优化，得到符合所述目标值的所述檩条结构的目标拓扑优化结构。

6.根据权利要求1所述的檩条结构加强设计方法，其特征在于，所述根据所述拓扑优化形态建立近似参数化模型，对所述近似参数化模型进行结构优化，得到符合所述目标值的所述檩条结构的目标拓扑优化结构，包括：

对所述近似参数化模型，采用有限元软件进行初始性能分析；

通过有限元软件选取设计变量、工况、约束条件和优化目标，进行优化计算以迭代更新所述设计变量，获取所述目标拓扑优化结构。

7.根据权利要求6所述的檩条结构加强设计方法，其特征在于，还包括：

对迭代更新所述设计变量时对应的中间拓扑优化结构进行性能分析；

当所述中间拓扑优化结构的性能符合所述目标值时，则所述中间拓扑优化结构为目标拓扑优化结构；

当所述中间拓扑优化结构的性能不符合所述目标值时，则返回继续优化求解。