[发明专利]一种基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法

权利要求书

1.一种基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法，该方法应用在工程领域，包括以下步骤：

(1)输入待优化隐式曲面函数表达式f(x,y,z)＝c，c为曲率参数；

(2)对标准粒子群算法进行改进，具体为：抛弃标准粒子群算法中的速度项，改进粒子位置更新公式，并引入变异概率对更新粒子位置进行变异，获得改进粒子群算法；

(3)采用改进粒子群算法对曲率参数c进行优化，以获得最优曲率参数；

(4)根据最优曲率参数对应的最优隐式曲面函数和多孔实体壁厚生成力学性能最优隐式曲面多孔结构，在达到力学要求的同时降低材料的消耗，实现多孔结构的轻量化。

2.如权利要求1所述的基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法，其特征在于，采用改进的粒子群算法对曲率参数c进行优化的具体步骤为：

(a)初始化N个粒子；

(b)根据隐式曲面函数，计算粒子在第m次迭代的适应度；

(c)根据粒子当前位置的适应度更新粒子群中的局部最优位置和全局最优位置；

(d)根据粒子当前位置、局部最优位置以及全局最优位置对粒子当前位置进行更新，获得粒子更新位置；

(e)在步骤(d)之后，根据变异条件对粒子更新位置进行选择变异；

(f)迭代执行步骤(b)～(e)，直到迭代次数达到预设阈值M为止，输出最后一次迭代中获得全局最优位置，该全局最优位置即为最优曲率参数。

3.如权利要求2所述的基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法，其特征在于，步骤(b)具体为：

首先，将第i个粒子在第m次迭代的粒子当前位置带入隐式曲面函数表达式，并利用移动立方体算法生成对应的网格曲面，i∈[1,N]，m∈[0,M]，

然后，再对所述网格曲面进行偏置生成壁厚为t的多孔结构实体；

最后，计算所述多孔结构实体的体积和对应包络体的体积则第i个粒子在m次迭代时的适应度为多孔结构的相对密度，即

4.如权利要求3所述的基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法，其特征在于，步骤(c)具体为：

若粒子当前位置的适应度大于局部最优位置的适应度，则将局部最优位置更新为粒子当前位置即

若粒子当前位置的适应度大于全局最优位置的适应度，则将全局最优位置更新为粒子当前位置即

5.如权利要求4所述的基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法，其特征在于，步骤(d)具体包括：

(d-1)在粒子当前位置和局部最优位置之间随机生成一个区间随机位置其中随机因子r₁∈[0,1]；

(d-2)在粒子当前位置和全局最优位置之间随机生成一个区间随机位置其中随机因子r₂∈[0,1]；

(d-3)在随机位置和之间随机生成一个全局加权位置其中随机加权因子r₃∈[0,1]；

(d-4)根据粒子当前位置与全局加权位置的距离，计算粒子迭代步长其中随机步长因子r₄∈[0,1]；

(d-5)根据粒子迭代步长更新粒子当前位置，即粒子更新位置

6.如权利要求5所述的基于改进粒子群算法的隐式曲面多孔结构优化方法，其特征在于，步骤(e)具体为：

设置变异概率P，变异因子r₅∈[0,1]；

当r₅P时，粒子更新位置发生变异，即粒子更新位置变异为

当r₅≥P时，粒子更新位置不发生变异。