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申请/专利权人：湖南大学

摘要：本发明属于航空航天技术领域，公开了一种可用于航空航天结构的双向渐进结构优化算法，包括以下步骤：S1、选择需要优化的结构，并确定载荷类型；S2、建立有限元模型，并进行网格划分；S3、赋予材料参数，并施加边界条件和载荷；S4、确定双向渐进结构优化方法的优化参数；S5、进行有限元分析，计算灵敏度；S6、计算当前迭代步的进化率，并确定更新后的结构体积；S7、进行单元与结构的更新，并采用材料插值模型重新赋予材料参数；S8、判断是否满足收敛标准和约束条件，若不满足，则返回步骤S5；若满足，则结束优化并输出模型；本发明在保证较好收敛性能的条件下，减少了拓扑所需的迭代步数，提高了优化效率。

主权项：1.一种可用于航空航天结构的双向渐进结构优化算法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选择需要优化的结构，并确定载荷类型；S2、建立有限元模型，并进行网格划分；S3、赋予材料参数，并施加边界条件和载荷；S4、确定双向渐进结构优化方法的优化参数；S5、进行有限元分析，计算灵敏度；在目标函数和约束条件下计算灵敏度，目标函数为结构的平均柔度最小，约束条件为体积约束；建立的优化模型如下： 其中，下标i表示单元的序号，i=1、2、3…N，X为设计变量的集合，为第i个单元的结构设计变量，取值为1或者设置的最小值，CX为目标函数，为力矩阵的转置，U为位移矩阵，为目标体积，为第i个单元的体积；若施加的载荷为外载荷，则灵敏度计算公式为： ，其中，下标i表示单元的序号，i=1、2、3…N，为第i个单元的灵敏度，q为惩罚因子，C为结构的平均柔度，为第i个单元的结构设计变量，为第i个单元的结构刚度矩阵，为第i个单元的结构位移矢量，为第i个单元的结构位移矢量的转置矩阵；若施加的载荷为离心载荷，则灵敏度计算公式为： ，其中，为施加的转速，为第i个单元的旋转半径，为第i个单元的体积，为初始密度，为力的方向矩阵；若施加的载荷为重力载荷，则灵敏度计算公式为： ，其中，g为重力加速度；S6、计算当前迭代步的进化率，并确定更新后的结构体积；通过变化函数计算进化率和需要更新的单元数目；第k次迭代的进化率为：， ；则第k次迭代后的体积为，其中，为当前第k次迭代步的进化率，为设置的最大进化率，为设置的最小进化率，为变化函数，s1、s2为设置的控制参数，y为当前的体积与原体积比，v为设置的体积约束，为第k次迭代后的体积，为第k-1次迭代后的体积，为目标体积；S7、进行单元与结构的更新，并重新赋予材料参数；S8、判断是否满足收敛标准和约束条件，若不满足，则返回步骤S5；若满足，则结束优化并输出模型。

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