申请/专利权人：武汉大学

申请日：2021-12-21

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114357546B

主分类号：G06F30/10

分类号：G06F30/10;G06F30/23;G16C60/00;G16C10/00;G06F111/06;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.05.03#实质审查的生效;2022.04.15#公开

摘要：本发明提供一种梯度随机点阵多孔结构多尺度优化设计方法，包括：在微观尺度上，对微结构进行建模分析以构建其相对密度与弹性参数和尺寸参数之间的关系；在宏观尺度上，提出了无惩罚节点密度优化算法以获得相对密度分布；结合微结构相对密度分布与杆件长细比之间的关系，获取杆件平均长细比分布；基于杆件平均长细比分布和相对密度分布，借助网格生成算法得到点阵多孔结构的骨架及其符号距离函数，通过切割符号距离函数生成全尺度点阵多孔结构的几何构型。本发明克服了传统规则点阵结构由于其单胞的各向异性引起的缺陷和载荷敏感性等问题，并解决了传统规则点阵结构相邻微结构连接性问题，可直接应用于工程结构的轻量化设计中。

主权项：1.一种梯度随机点阵多孔结构多尺度的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在微观尺度上，通过对随机点阵多孔结构的微观结构进行建模和分析，获得其相对密度与弹性参数和尺寸参数之间的关系；步骤2：在宏观尺度上，通过构建无惩罚节点密度优化算法，计算宏观结构的相对密度分布；步骤3：根据宏观结构的相对密度分布，结合步骤1中获得的微结构相对密度与弹性参数和尺寸参数之间的关系，得到随机点阵多孔结构的杆件平均长细比分布；步骤4：根据步骤2得到的相对密度分布和步骤3中获得的杆件平均长细比分布，构建网格尺寸函数，获得点阵多孔结构骨架及其符号距离函数，再通过切割符号距离函数生成全尺度点阵多孔结构的几何构型；其中，在步骤4中，根据步骤2的无惩罚优化方法获得的相对密度分布和步骤3得到的杆件平均长细比分布构建网格尺寸函数，即通过不同密度值ρi对应的一系列相对密度分布等值线构造网格尺寸函数，其中，表示指定等值线的数量，按升序排列，表示为，其中ρlower和ρupper分别表示密度等值线的下限和上限；然后，密度为ρi对应的等值线的网格尺寸函数由下式得到， 其中，表示Heaviside函数，定义为，其中和计算如下， 其中，α为杆件平均长细比，t表示规定的杆件宽度，对于i＝1,ρi-1＝ρ0表示密度等值线下限ρlower；这样，所有不同密度的等值线图的最终网格大小函数由下式计算得到， 其中表示密度等值线上限对应的网格尺寸函数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 武汉大学 梯度随机点阵/多孔结构多尺度优化设计方法

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