申请/专利权人：三峡大学

申请日：2020-12-16

公开（公告）日：2021-07-16

公开（公告）号：CN112560312B

主分类号：G06F30/23(20200101)

分类号：G06F30/23(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.07.16#授权;2021.04.13#实质审查的生效;2021.03.26#公开

摘要：本发明公开了结构缺陷识别的拓扑优化方法，该方法以待测结构有限元模型单元的伪密度为设计变量，以待测结构与含缺陷结构位移响应误差的平方为拓扑优化的目标函数，开展结构的有限元分析以获得实时的结构位移响应，通过推导目标函数关于设计变量的导数，开展缺陷识别的拓扑优化迭代求解，当目标函数收敛至最小值时即可完成缺陷识别。本发明采用拓扑优化方法实现结构的缺陷识别，将缺陷识别问题转换成反问题求解，具有严谨的数学理论。本发明可进行结构缺陷的定位和定形识别，不需要先验信息，不受缺陷数量影响，结构缺陷显示直观。

主权项：1.结构缺陷识别的拓扑优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：在指定位置测量含有缺陷结构的位移响应；S2：建立无缺陷结构的二维三维模型，考虑测量位置点，建立有限元模型；S3：在无缺陷结构有限元模型的所有单元上定义设计变量，在单元上定义人工材料属性；S4：对含有人工材料的无缺陷结构有限元模型进行求解，得到结构位移响应；S5：求解拓扑优化目标函数；S6：求解目标函数关于设计变量导数；S7：更新设计变量；S8：判断是否满足收敛条件；S9：若满足收敛则输出结构缺陷的几何形状，若不满足收敛则重复上述步骤S4-S8；所述步骤S4中能够在多种物理场中对含有人工材料的无缺陷结构进行有限元求解，采用静力分析时，结构响应为位移，有限元求解用如下方程表示：KxU＝F式中，K为关于设计变量x的结构刚度矩阵，U为含有人工材料的无缺陷结构的位移响应；F为激励载荷；所述步骤S5中拓扑优化目标函数的数学模型定义如下：Jx＝Ux-U02式中，J为关于设计变量x的目标函数，U为含有人工材料的无缺陷结构的位移响应，U0为含有缺陷结构的位移响应；所述步骤S6中目标函数关于设计变量导数的求解分两步：Kxλ＝-2Ux-U0式中，λ为伴随位移向量； 式中，为优化模型的敏度，T代表矩阵转置；所述步骤S7中设计变量的更新策略如下： 式中，n代表迭代步数，ξ为步长，max代表取括号中最大值，min代表取括号中最小值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 三峡大学 结构缺陷识别的拓扑优化方法

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