專利名稱：基于幾何背景網(wǎng)格并考慮拔模制造約束的拓撲優(yōu)化設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種拓撲優(yōu)化設計方法，特別是涉及一種基于幾何背景網(wǎng)格并考慮拔模制造約束的拓撲優(yōu)化設計方法。
背景技術：
參照圖I 3。在航空航天、汽車制造等領域，有大量機械零部件需要用模具加工制造或者砂型鑄造，所以需要考慮拔模問題。模具拔模是為了保證模具在生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中產(chǎn)品能順利脫模；砂型鑄造拔模是為了從砂中取出木模而不破壞砂型。傳統(tǒng)的結構拓撲優(yōu)化設計的結果，無法用模具加工或者砂型鑄造的方式制造出來。隨著拓撲優(yōu)化方法在工程中得到廣泛應用，考慮拔模約束等各種制造約束的拓撲優(yōu)化方法更加符合結構設計的要求，所以需要在拓撲優(yōu)化設計中考慮拔模問題。阻礙拔模的幾種情況結構中有封閉孔洞1，封閉孔洞I阻礙拔模；結構外邊緣與拔模的分模/型面4的夾角2小于90度,夾角2阻礙拔模。參照圖4。文獻“Zhou M, Shyy YK, Thomas HL(2001)Topology optimizationwith manufacturing constraints. In :4th world congress of structural andmultidisciplinary optimization, Dalian”公開了一種考慮拔模制造約束的拓撲優(yōu)化設計方法。文獻引入拔模制造約束條件，即在拔模方向上，拓撲優(yōu)化設計變量的偽密度滿足約束
權利要求
1.一種基于幾何背景網(wǎng)格并考慮拔模制造約束的拓撲優(yōu)化設計方法，其特征在于包括以下步驟 (a)通過結構的CAD模型建立有限元模型，定義載荷和邊界條件； (b)將拔模的分模/型面(4)劃分成與有限元網(wǎng)格(6)尺寸相同的幾何背景網(wǎng)格(7)；對于設計空間上的任意一個有限元網(wǎng)格i，其質(zhì)心沿拔模的分模/型面(4)法向的投影一定隸屬于某一個幾何背景網(wǎng)格m, m e (1,2, ... , 27)； (c)建立拓撲優(yōu)化模型
2.根據(jù)權利要求I所述的基于幾何背景網(wǎng)格并考慮拔模制造約束的拓撲優(yōu)化設計方法，其特征在于所述幾何背景網(wǎng)格(7)的維數(shù)比有限元網(wǎng)格(6)的維數(shù)低一維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于幾何背景網(wǎng)格并考慮拔模制造約束的拓撲優(yōu)化設計方法，用于解決在不規(guī)則網(wǎng)格模型的拓撲優(yōu)化設計中引入拔模制造約束的技術問題。技術方案是采用幾何背景網(wǎng)格的方法，將有限元網(wǎng)格質(zhì)心沿著拔模分模/型面映射到幾何背景網(wǎng)格上，約束質(zhì)心處于同一幾何背景網(wǎng)格的有限元單元的偽密度沿著分模/型面方向依次減小。有效的克服了自由網(wǎng)格劃分的有限元模型不能應用拔模約束的問題。
文檔編號G06F17/50GK102663163SQ20121007106
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月17日 優(yōu)先權日2012年3月17日
發(fā)明者張衛(wèi)紅, 朱繼宏, 李軍朔, 谷小軍, 高歡歡 申請人:西北工業(yè)大學