本技术方案涉及结构拓扑优化领域,介绍了一种集成拓扑变量的动态组件优化技术。该技术通过以下步骤实现:首先,针对指定的设计空间,建立各组件的模型;其次,引入拓扑变量以优化组件布局;最后,通过迭代过程调整组件形态,以达到性能最优化。
背景技术
在结构优化领域中,旨在给定设计域中找到材料最佳布局的拓扑优化技术如今己经成为产品创新设计平台的重要组成部分,特别是随着增材制造技术的发展,面向制造的拓扑优化技术及其工业应用得到了广泛关注。目前,最具有代表性的拓扑优化方法包括均匀化法、渐进结构优化法、变密度法(例如SIMP)、水平集法、移动可变形组件(通常简称为MMC)法等。
相较于其它优化方法,MMC方法集形状、尺寸、拓扑优化于一体,设计变量数目少且完全独立于有限元分析模型(取决于设计域内的组件数目),不会因有限元网格划分加密而骤增,大大节约了计算成本;而且其材料呈完全的0-1分布,不存在灰度单元,边界清晰,因此在近十年间得到了快速的发展。此外,我们还可以很方便地提取组件的几何尺寸、位置倾角等信息,所以此方法还可以与CAD等商业软件实现无缝衔接。
但目前,MMC方法还存在一些问题,例如优化结构中存在组件重叠的现象,为结果的后续处理带来了不便;而且优化过程中对已隐藏的组件进行优化分析实际上没有意义,浪费时间。因此,需要一种可以避免优化结构中存在组件重叠的方法。
实现思路