[发明专利]基于伪密度排序并考虑拔模制造约束的拓扑优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于伪密度排序并考虑拔模制造约束的拓扑优化设计方法，用于解决在不规则网格模型的拓扑优化设计中引入拔模制造约束的技术问题。技术方案是采用单元伪密度排序法，通过该方法将处于拔模方向上同一列的单元伪密度重新排序，使单元伪密度在拔模方向上由大到小分布，从而可以实现拔模约束。这种方法可以实现拔模约束的设计要求，但是没有引入大量的约束。解决了引入大量约束条件以及由于约束条件过多而导致的拓扑优化过程不收敛问题。

主权项

1.一种基于伪密度排序并考虑拔模制造约束的拓扑优化设计方法，其特征在于包括以下步骤：(a)通过结构的CAD模型建立有限元模型，定义载荷和边界条件；(b)建立拓扑优化模型：find X＝(x₁，x₂，K，x_n)min Φ(X)s.t.KU＝FGj(X)-G‾j≤0,j=1,K,J]]>其中，X为设计域上的单元伪密度向量；n为设计变量个数；Φ(X)为拓扑优化的目标函数；K为有限元模型总体刚度矩阵；F为节点等效载荷向量；U为节点整体位移向量；G_j(X)为第j个约束函数；为第j个约束函数的上限；J为约束的数量；(c)对在拔模方向上处于同一列的单元(3)的伪密度(x_p，x_q...x_w)_k，k＝1，...，K重新排序，使得同一列上的单元伪密度在拔模方向上满足的关系，元离拔模的分模/型面(4)越远，其伪密度值越小；其中k为模型在拔模方向上的第k列，K为拔模方向上的总列数；(d)将模型进行一次有限元分析；通过优化灵敏度分析，求得目标函数和约束条件的灵敏度，选取一定的优化算法进行优化设计，得到优化结果。