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一种消除异种材料拉伸界面的多材料拓扑优化方法 

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申请/专利权人:北京科技大学

摘要:本发明公开了一种消除异种材料拉伸界面的多材料拓扑优化方法,包括:将异种材料结构导入多材料拓扑优化框架,采用有限元进行离散并基于密度法进行材料插值;在静态加载条件下,计算结构应变能;采用两步过滤法处理设计变量实现物理场中异种材料界面的追踪;引入与界面相关的正则化场惩罚拉伸应变能得到应变能的伪退化;构建拓扑优化模型并求解目标函数、体积分数对设计变量的灵敏度;对设计变量进行迭代更新;循环步骤进行多次更新,直至当前设计满足优化收敛条件,停止优化并输出优化结果。本发明方法实现考虑界面行为的多材料拓扑设计,所得到的结果可以较好的避免结构出现拉伸分离失效,工程适用性更强。

主权项:1.一种消除异种材料拉伸界面的多材料拓扑优化方法,所述材料具有固相和空相的线性弹性结构,所述固相包括两种材料,其特征在于,包括:S1将异种材料结构导入多材料拓扑优化框架,设立多相体物理场相关的两组设计变量,针对材料结构的特征,采用有限元进行离散并基于密度法进行材料插值;S2在静态加载条件下,计算结构应变能并分解为拉伸状态和压缩状态两部分;S3采用两步过滤法处理所述设计变量实现物理场中异种材料界面的追踪;S4引入与界面相关的正则化场惩罚拉伸应变能得到应变能的伪退化;S5基于结构刚度和应变能伪退化的条件考量构建拓扑优化模型,根据复合函数求导法则及伴随变量求导法求解目标函数、体积分数对设计变量的灵敏度;S6将S5的求解结果作为所述移动渐进算法优化算法的输入条件,对优化问题进行求解,并对所述设计变量进行迭代更新;S7循环S2-S6进行设计变量的多次更新,直至当前设计满足优化收敛条件,停止优化并输出优化结果。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 北京科技大学 一种消除异种材料拉伸界面的多材料拓扑优化方法

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