[发明专利]一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法及系统

权利要求书

1.一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，包括以下步骤：

以等效性能分析求解得到的等效弹性矩阵为基础，进行等效连续体结构拓扑建模，得到初步点阵拓扑模型；

对初步点阵拓扑模型进行受力分析，利用变密度法对其进行优化，将变密度法中的材料密度信息映射到形成的初步拓扑模型的各个单胞上，调整单胞的尺寸，形成优化后的点阵拓扑结构。

2.如权利要求1所述的一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，利用变密度法进行优化的具体过程包括，利用固体各向同性材料惩罚对结构建立最小柔顺度优化模型，将材料特性表示为设计变量的函数式，建立设计变量和结构整体力学性能之间的连续化关系，在给定的体积约束下求解最大化刚度的设计变量分布。

3.如权利要求2所述的一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，二维蜂窝拓扑优化以单元相对密度作为设计变量，三维点阵拓扑优化将每个单元引入基材尺寸比例作为单元设计变量。

4.如权利要求2所述的一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，所述最小柔顺度优化模型为整体结构特定柔度值最小化。

5.如权利要求2所述的一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，所述给定的体积约束包括优化结构体积小于等于外部荷载向量和整体结构体积的乘积。

6.如权利要求2所述的一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，所述给定的体积约束还包括第i个单胞在x轴方向的长度与第i个单胞x轴方向的材料密度呈正比例，第i个单胞在y轴方向的长度与第i个单胞y轴方向的材料密度呈正比例。

7.如权利要求1所述的一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计方法，其特征是，利用变密度法计算出密度矩阵分布，将各个胞元包络的设计变量进行平均运算，映射求解多胞结构的杆件尺寸分布矩阵。

8.一种基于变密度法的点阵拓扑结构设计系统，其特征是，包括：

初步建模模块，被配置为以等效性能分析求解得到的等效弹性矩阵为基础，进行等效连续体结构拓扑建模，得到初步点阵拓扑模型；

优化建模模块，被配置为对初步点阵拓扑模型进行受力分析，利用变密度法对其进行优化，将变密度法中的材料密度信息映射到形成的初步拓扑模型的各个单胞上，调整单胞的尺寸，形成优化后的点阵拓扑结构。

9.一种计算机可读存储介质，其特征是，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7中任一项方法中的步骤。

10.一种电子设备，其特征是，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7中任一项方法中的步骤。