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公开(公告)号：CN112784489B
公开(公告)日：2023-01-10
申请号：CN202110098104.0
申请日：2021-01-25
申请人： 北京航空航天大学 , 北京航空航天大学宁波创新研究院
IPC分类号： G06F30/27 , G06F30/23 , G06F111/04 , G06F119/14
摘要： 本发明公开了一种针对连续体结构的高效的动力学鲁棒性拓扑优化方法。该方法首先根据连续体结构的服役特点，基于非概率集合模型考虑有限样本条件参数的不确定性效应，以材料占比为约束条件，以不确定性参数影响下受载荷全时段作用的结构平均动柔度的区间中心值与区间半径为优化目标，以多元二次曲面样条函数的系数作为设计变量，建立考虑有界不确定性参数影响的动力学鲁棒性拓扑优化模型，基于优化准则法求解优化模型，通过迭代逐渐获得在给定外载和边界条件下的水平集函数，进而确定结构的构型。本发明针对拓扑优化中考虑不确定性参数影响的动力学响应分析的计算量巨大的问题，在三方面采用有效地手段提高计算效率，最终完成一定目标的减重并且使得结构整体响应优化。
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公开(公告)号：CN113722859A
公开(公告)日：2021-11-30
申请号：CN202111041652.6
申请日：2021-09-07
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F30/17 , G06F30/23 , G06F111/10 , G06F119/14
摘要： 本发明公开了一种基于凸多面体模型的不确定性结构静力响应确定方法。该方法用凸多面体描述不确定参数的分布域。与超长方体模型和超椭球体模型相比，凸多面体模型包含的区域更小，相应的响应空间更为精确。通过在凸多面体的中心处进行一阶摄动分析，对凸多面体进行了线性展开，得到了凸多面体不确定性情况下的静力结构响应域的求解定理。最后，通过一个算例表明，与超长方体模型和超椭球模型相比，该方法可以获得更小的响应区域，同时保持较高的精度。
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公开(公告)号：CN108763624B
公开(公告)日：2021-06-22
申请号：CN201810319826.2
申请日：2018-04-11
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F30/20
摘要： 本发明公开了一种计算有界不确定性结构屈曲安全裕度的方法，该方法针对具有未知但有界不确定性参数的结构的屈曲安全裕度问题，引入由弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵组成的摄动矩阵，推导出安全裕度的概念。在范数分析和奇异值分析的基础上，阐述了安全裕度的数学基础。此外，为了获得更准确的估计，通过灵敏度分析方法引入了安全裕度修正系数。最后，通过数值算例与传统的区间分析方法相比较，验证了所提出的安全裕度的有效性，数值结果表明，在给定荷载作用下，安全裕度可以为结构摄动矩阵的容许摄动范围提供一个相对准确的指标。本发明考虑了结构的不确定性对结构屈曲载荷的影响，通过所给出的安全裕度，可以为结构在服役过程中的安全性提供保障。
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公开(公告)号：CN111950091A
公开(公告)日：2020-11-17
申请号：CN202010850063.1
申请日：2020-08-21
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F30/15 , G06F30/23 , G06F111/08 , G06F113/26 , G06F119/02 , G06F119/14
摘要： 本发明公开了一种基于区间不确定性的复合材料层合板结构非概率可靠性拓扑优化方法。该方法首先通过一阶剪切变形理论获取复合材料层合板的单元弹性矩阵，从而得到不同铺层角度和厚度下的层合板材料性能；考虑外载荷、材料属性、刚度许用值等参数的不确定性，基于区间集合可靠性模型，建立非概率可靠性指标；利用伴随向量法求解非概率可靠性对设计变量的灵敏度；运用基于梯度信息的MMA算法更新设计变量，迭代优化直至获得最佳拓扑构型。本发明在进行复合材料层合板结构拓扑优化的过程中合理表征了不确定性对结构构型的综合影响，结构的轻量化、安全性能以及经济性都得到有效提升。
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公开(公告)号：CN108038324B
公开(公告)日：2020-06-30
申请号：CN201711395742.9
申请日：2017-12-21
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明公开了一种面向各向异性材料的连续体结构双材料拓扑优化方法，该方法针对各向同性材料和各项异性材料同时存在的结构优化问题，将带罚函数的各向同性实体结构双材料插值模型引入到各向同性和各向异性共存的结构拓扑优化中来，采用刚度矩阵相融合的思想，构建了适用于各向同性与各向异性一体的连续体结构双材料拓扑优化的材料插值模型。然后以结构的相对质量分数为约束，以最小化结构柔度为目标，以单元的相对密度作为设计变量，采用移动渐近线优化算法，迭代优化得到给定设计空间下各向同性与各向异性一体的连续体结构的双材料拓扑构型。本发明在拓扑过程中实现了各向同性与各向异性的融合，避免了结构优化过程中人为干预的影响，确保了结构性能的最优性。
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公开(公告)号：CN107908900B
公开(公告)日：2019-03-19
申请号：CN201711287561.4
申请日：2017-12-07
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F17/50
摘要： 本发明公开了一种基于凸模型不确定性的连续体结构非概率可靠性拓扑优化方法。以凸模型描述优化模型的不确定性参数，由设计域节点位移响应建立非概率可靠性指标；建立可靠性位移差作为新的可靠性指标改善原非概率可靠度指标对设计变量求灵敏度的缺陷；利用了复合函数求导法则、伴随向量法以及有限差分法求解可靠性位移差对设计变量的灵敏度；运用移动渐近线(MMA)算法更新设计变量，迭代优化直至获得最优设计方案。本发明在进行可靠性拓扑优化设计过程中合理表征了以凸模型描述的不确定性参数对连续体结构性能的影响，在实现重量最小的优化目标的前提下，结构的安全性能以及经济性都得到有效提升。
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公开(公告)号：CN106709215B
公开(公告)日：2019-02-22
申请号：CN201710094560.1
申请日：2017-02-21
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F17/50
摘要： 本发明公开了一种基于级数展开的连续体结构非概率可靠性拓扑优化方法。该方法首先建立了以减重作为优化目标，以结构位移作为约束的连续体结构非概率可靠性拓扑优化模型；进而利用级数展开的方法得到结构位移约束点位移的上下界，从而得到位移的非概率可靠性指标；采用优化特征位移替代非概率可靠性指标来改善问题的收敛性，并运用基于级数展开的伴随向量法和复合函数求导法则来求解优化特征位移对设计变量的灵敏度；最后运用移动渐进方法来更新设计变量，反复迭代直至满足收敛性条件，获得最优设计方案。本发明在进行拓扑优化设计过程中合理表征了不确定性对连续体结构性能的综合影响，并可实现有效减重，确保设计本身兼顾安全性和经济性。
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公开(公告)号：CN107515963B
公开(公告)日：2018-08-17
申请号：CN201710580972.6
申请日：2017-07-17
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F17/50
摘要： 本发明公开了一种基于有界不确定性的双材料连续体结构非概率可靠性拓扑优化方法。该方法首先根据连续体结构的载荷特性，考虑小样本情况下结构载荷、材料性能，设计目标的不确定性，通过构建双材料插值模型，并以基于非概率集合可靠性模型的优化特征距离d作为非概率可靠性指标，建立双材料连续体结构拓扑优化数学模型；最后以非概率可靠度为约束，以结构质量为优化目标，以单元的相对密度作为设计变量，采用移动渐近线优化算法，通过迭代获得连续体结构在给定外载和边界条件下的最优构型。本发明在进行拓扑优化设计的过程中合理表征了不确定性以及两种材料承载能力的不同对结构构型的影响，可实现结构有效减重，确保设计本身兼顾安全性和经济性。
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公开(公告)号：CN107515963A
公开(公告)日：2017-12-26
申请号：CN201710580972.6
申请日：2017-07-17
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G06F17/50
CPC分类号： G06F17/5009 , G06F2217/06
摘要： 本发明公开了一种基于有界不确定性的双材料连续体结构非概率可靠性拓扑优化方法。该方法首先根据连续体结构的载荷特性，考虑小样本情况下结构载荷、材料性能，设计目标的不确定性，通过构建双材料插值模型，并以基于非概率集合可靠性模型的优化特征距离d作为非概率可靠性指标，建立双材料连续体结构拓扑优化数学模型；最后以非概率可靠度为约束，以结构质量为优化目标，以单元的相对密度作为设计变量，采用移动渐近线优化算法，通过迭代获得连续体结构在给定外载和边界条件下的最优构型。本发明在进行拓扑优化设计的过程中合理表征了不确定性以及两种材料承载能力的不同对结构构型的影响，可实现结构有效减重，确保设计本身兼顾安全性和经济性。
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