[发明专利]基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法

权利要求书

1.一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)构建集装箱1:1有限元模型和缩尺比有限元模型；

(2)确定寻优目标，所述的寻优目标包括静力学特征和动力学特征；

(3)对1:1有限元模型进行静、动力学分析，获取1:1有限元模型的静力学特征和动力学特征参数；

(4)根据1:1有限元模型的静力学特征和动力学特征参数，基于Froude缩尺定理构建缩尺比有限元模型的寻优目标值；

(5)对缩尺比有限元模型墙壁结构进行拓扑优化，获取墙壁结构的形状；

(6)获取缩尺比有限元模型的敏感设计参数；

(7)对缩尺比有限元模型的敏感设计参数进行寻优直至寻优目标真值收敛至寻优目标值，优化确定的集装箱缩尺比有限元模型即为集装箱相似模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，所述的静力学特征包括刚度特征和结构强度特征。

3.根据权利要求2所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，所述的刚度特征包括：集装箱开口端的横向刚度、纵向刚度与抗侧刚度；集装箱闭口端的横向刚度、纵向刚度与抗侧刚度。

4.根据权利要求2所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，所述的结构强度特征包括：集装箱在垂向加速度为1.5g的情况下，当11个集装箱堆垛在一起时，最底层集装箱不会发生屈曲，其中，g为重力加速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，所述的动力学特征包括集装箱的第一阶模态频率及振型。

6.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，步骤(4)中Froude缩尺定理包括集装箱几何相似、载荷相似、位移相似、材料相似、应力应变相似和动力学相似。

7.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，步骤(5)具体为：以材料的畸变能密度最小为优化目标，以墙壁结构体积和箱角位移为约束条件，在Abaqus软件中采用变密度法对墙壁结构进行结构拓扑优化设计，获取墙壁结构的形状。

8.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化和拓扑优化的集装箱相似模型构建方法，其特征在于，步骤(6)敏感设计参数包括：底部纵向梁、顶部纵向梁、底部闭口端横向梁、底部开口端横向梁、顶部闭口端横向梁、顶部开口端横向梁、顶部开口端角件、顶部闭口端角件、底部开口端角件、底部闭口端角件、开口端立柱、闭口端立柱和底部加强筋的截面形状及尺寸信息。