申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2024-01-12

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117875124A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/16;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开的一种基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，属于拓扑优化领域。基于生成单元编号—生成节点编号—构建单元与节点的联系的逻辑进行网格的建立与读取，针对每个网格独立的进行单元刚度矩阵计算，使拓扑优化不再受限于形状大小完全相同的网格；同时，针对不同类型的网格，构建不同的单元刚度矩阵计算模式，使拓扑优化能适用于多类型网格；在刚度矩阵组装过程，将单元刚度矩阵压缩成向量，根据自由度对应关系创建单元刚度矩阵中的元素在全局刚度矩阵中的行索引与列索引，使用Matlab的函数sparase将单元刚度矩阵中的元素一次性放入全局刚度矩阵对应位置组装；以柔度最小为目标函数，以体积约束为约束条件，基于有限元计算结果对结构进行优化。

主权项：1.基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法，其特征在于：包括如下步骤，S1：基于网格划分软件进行结构的有限元网格划分，将网格转为表格形式存储，表格形式存储网格信息包括节点坐标信息、网格与节点的联系，首先生成单元编号与节点编号，再将单元编号与从属于该单元的节点编号对应，即通过将网格转为表格形式生成单元编号—生成节点编号—构建单元与节点的联系；S2：基于Matlab所读取的网格信息，施加载荷与边界条件，并划分设计域；其中施加区域为节点，非设计域为与受载荷节点接触的网格，设计域为非设计域以外的部分；S3：在Matlab中进行有限元计算，包括单元刚度矩阵计算、刚度矩阵组装和位移计算；单元刚度矩阵计算过程中将每个网格视作不同，针对每个网格独立的进行单元刚度矩阵计算，使拓扑优化不再受限于形状大小完全相同的网格；同时，针对不同类型的网格，构建不同的单元刚度矩阵计算模式，使拓扑优化能适用于多类型网格；在刚度矩阵组装环节，将单元刚度矩阵压缩成向量，再根据自由度对应关系创建单元刚度矩阵中的元素在全局刚度矩阵中的行索引与列索引，使用Matlab的函数sparase将单元刚度矩阵中的元素一次性放入全局刚度矩阵对应位置组装；通过以单元刚度矩阵为单位的组装，显著提高柔度拓扑优化速度；S4：以柔度最小为目标函数，以体积约束为约束条件，基于有限元计算结果对结构进行优化，包括柔度计算、单元敏度计算、敏度滤波和单元密度优化，得到最优的单元密度分布；S5：结果显示，去除单元密度小于预设阈值的网格，所剩余的网格为优化结果，即基于Matlab实现适用于多类型网格的柔度拓扑优化。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 基于Matlab适用于多类型网格的柔度拓扑优化方法

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