[发明专利]一种面向多种微观结构的材料结构一体化构建方法

摘要

本发明属于结构优化技术领域，公开了一种面向多种微观结构的材料结构一体化构建方法，针对传统变密度法得到的连续变化的材料分布以及单元密度，基于后处理机制对材料区域进行划分与单元密度分组，实现对宏观结构内具有不同材料属性的区域进行定义与划分，实现对宏观结构内的多种微观结构进行定义；其次基于参数化水平集拓扑优化方法与均匀化理论建立材料结构一体化设计模型，即针对定义的多种微观结构与宏观结构进行一体化设计，实现宏观结构与多种微观结构并行化设计，在给定约束条件下，实现整体结构的性能达到最优。

主权项

一种面向多种微观结构的材料结构一体化构建方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过带有后处理机制的变密度法对宏观结构设计域进行初始化分区，形成宏观结构的子区域，不同子区域由不同种微观结构周期性排列组成，因此每个子区域具有不同的宏观材料等效属性；(2)针对分区域后的宏观结构与步骤(1)定义的多种微观结构，基于参数化水平集与均匀化理论构建面向多种微观结构的宏微观一体化优化模型；针对多种微观结构进行有限单元分析，定义微观结构在宏观分区域的等效材料属性，并应用于宏观结构的有限单元分析求解宏观位移场；基于得到的宏观位移场求解宏微观一体化优化模型的目标函数；基于双尺度下的灵敏度分析定义设计灵敏度，采用最优准则算法更新双尺度设计变量，确定最优的宏观结构与微观结构，使得整体的结构性能达到最优。