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申请/专利权人：华东交通大学

摘要：本发明提供一种正交管网型自修复材料双尺度多目标变密度优化方法，包括基于变密度法建立有限元模型；定义双尺度优化目标以及约束，并构建协同优化数学模型；引导结构宏细观优化获得帕累托前沿；判断帕累托前沿是否同时存在双尺度优化解，若否，则对不存在的尺度进行宏观优化更新帕累托前沿并重新判断，若多次宏观优化后仍不存在双尺度优化解，则直接终止迭代并输出优化结果；判定全局帕累托前沿是否随迭代而变化，若是，则基于全局帕累托前沿选取下一代初始解集进行迭代，否则终止迭代并输出优化结果。本发明能够针对其结构力学性能和自修复性能建立自修复材料结构多目标协同优化，最终能够得出综合性能较好的自修复材料结构优化方案。

主权项：1.一种正交管网型自修复材料双尺度多目标变密度优化方法，其特征在于，所述方法包括：初始化正交管网型自修复材料参数及设计变量；基于变密度法根据所述参数以及所述设计变量建立有限元模型；所述基于变密度法根据所述参数以及所述设计变量建立有限元模型的步骤包括：获取所述正交管网型自修复材料的宏观结构以及细观载体；将所述宏观结构与所述细观载体进行结合，以此构建所述正交管网型自修复材料的有限元模型，其中，所述有限元模型是由所述正交管网型自修复材料的宏观结构与细观载体相结合构成，所述细观载体在所述宏观结构基础上映射对应单元呈现，所述细观载体对映射单元的相对密度进行置零，以此构建自修复结构有限元模型；定义所述正交管网型自修复材料的双尺度优化目标以及对所述正交管网型自修复材料进行约束，并基于所述有限元模型构建协同优化数学模型；所述协同优化数学模型的表达式为： ； ； ； ；式中，表示目标函数，当为1时则表示宏观结构层面，当为2时则表示细观载体层面，表示约束条件，、分别表示宏观结构力学性能指标、细观载体自修复性能指标，表示整体约束指标，表示第个有限元单元相对密度，取值区间为01，表示有限元单元总数，表示宏观结构下各单元密度集合，表示细观载体正交管网分布间距，表示细观载体正交管网的载体半径，、分别表示设定的最小正交管网分布间距、设定的最大正交管网分布间距，、分别表示设定的最小管道半径、设定的最大管道半径；根据所述协同优化数学模型、所述双尺度优化目标以及所述约束引导所述正交管网型自修复材料结构宏细观优化，以获得帕累托前沿；其中，所述宏细观优化是以正交管网型自修复材料宏观结构与细观载体两个层面的结构参数为设计变量，将双尺度目标分别代入两个层面同步进行优化；判断所述帕累托前沿是否同时存在双尺度优化解，若否，则对不存在的尺度继续进行宏观优化更新所述帕累托前沿并重新判断，若多次宏观优化后仍不存在所述双尺度优化解，则直接终止迭代并输出优化结果；判定全局帕累托前沿是否随迭代而变化，若是，则基于所述全局帕累托前沿选取下一代初始解集进行迭代，若否，则终止迭代并输出优化结果。

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