[发明专利]基于周长阈值的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法

摘要

本发明公开了一种基于周长阈值的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法，用于解决现有的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法中拓扑优化设计结构可制造性差的技术问题。技术方案是首先建立拓扑优化模型，再计算每次迭代步中有限元模型中所有单元与其相邻单元的伪密度的差值的绝对值之和，记为总周长P；给定周长阈值T，当前后两次迭代步的总周长P之差的绝对值小于周长阈值T时，则在当前迭代步中禁用灵敏度过滤。该方法在避免拓扑优化结果出现棋盘格现象，拓扑优化设计结构可制造性变强。同时，减少了拓扑优化迭代步数，实施例中结构拓扑优化设计的所需的迭代步数由背景技术的119步收敛减少为75步收敛，减少了44步。

主权项

一种基于周长阈值的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法，其特征在于包括以下步骤：（a）建立拓扑优化模型，设计域为整个二维简支梁，定义拓扑优化的设计域、目标函数和约束条件，设定周长阈值T；（b）通过有限元计算，得到单元灵敏度；（c）计算单元i与相邻单元的周长Pi： P i = Σ m = 1 M | x i - x j | - - - ( 1 ) 式中，xi为编号为i的单元的伪密度值，xj为编号为j的单元的伪密度值，单元xi与单元xj相邻，M为与单元xi相邻的单元个数；计算模型所有单元的总周长P： P = Σ i = 1 n P i - - - ( 2 ) 式中，n为单元总数；（d）将优化迭代第k步的总周长与迭代第k‑1步的总周长相减，得到两次迭代步的总周长之差的绝对值|△P|；当|△P|小于设定阈值T时，则从第k步开始到优化过程结束始终禁用灵敏度过滤；（e）采用优化准则法进行优化设计，得到二维简支梁的拓扑优化结果。