[发明专利]一种轻质电池包托盘高刚性结构快速优化设计方法

权利要求书

1.一种轻质电池包托盘高刚性结构快速优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：绘制零件的二维外形边框曲线，并保留设计阈和非设计阈的边界，存储为初始图片，文件格式为.jpg；

S2：提取初始图片，进行填充编辑，筛选出连接域、固定域以及设计域，连接域填充黄色，固定域填充红色、设计域填充绿色，存储为初始优化图片，文件格式为.jpg；

S3：提取初始优化图片导入matlab软件，进行图像识别，获取二维的连接域像素矩阵、固定阈像素矩阵以及设计阈像素矩阵；

S4：基于上述像素矩阵、及，逐个进行0或1判断，若、及的像素矩阵在某单元下的值为0，将该单元的密度初始值的设为0.0001，其中、；否则，的初始值设为，其中为常数，在0.3至0.8间取值；

S5：计算初始灵敏度值，为得到高质量优化结果，灵敏度函数设置为，

其中分别为刚度加权系数、尺寸约束加权系数和连通性加权系数，分别为刚度目标函数、尺寸约束目标函数和连通性目标函数；约束条件设置为，其中，为某单元体积，为个单元的总体积；

S6：基于SIMP法，进行优化设计，获得新的单元密度值，若不符合SIMP法的收敛性条件，输出当前优化图片，存储文件格式为.jpg，返回S3；否则，优化设计完成，输出最优设计结果。

2.根据权利要求1所述的轻质电池包托盘高刚性结构快速优化设计方法，其特征在于，S5中，刚度目标函数为：

式中，p代表刚度惩罚因子，取3；U代表设计阈内各节点的挠度矩阵；代表设计阈内各节点的刚度矩阵，T为矩阵的转置。

3.根据权利要求1所述的轻质电池包托盘高刚性结构快速优化设计方法，其特征在于，S5中，尺寸约束目标函数为：

式中，代表向下取整函数；代表过滤半径；代表某单元附近的中等密度单元往大密度单元靠近的程度；代表每个单元的面积；代表每个单元的最大体积分数，取值在之间。

4.根据权利要求1所述的轻质电池包托盘高刚性结构快速优化设计方法，其特征在于，S5中，连通性目标函数为：

式中，S代表某单元附近的各个单元的连通程度；代表连通性的单元矩阵，T为矩阵的转置。

5.根据权利要求1所述的轻质电池包托盘高刚性结构快速优化设计方法，其特征在于，S3中，进行图像识别时，第一个迭代步，即初始黄、红、绿图片的识别算法的RGB取值分别为、和；之后迭代步，即当前优化图片的识别算法的RGB取值均分别为和。