[发明专利]一种薄壁加筋结构优化方法、装置、电子设备和存储介质

权利要求书

1.一种薄壁加筋结构的拓扑优化方法，所述薄壁加筋结构包括薄壁结构和设置在所述薄壁结构上的加强筋，其特征在于，所述拓扑优化方法包括：

划分所述薄壁结构为一个或两个以上的真实面片；每一所述真实面片通过第一单满映射形成对应的参数域；在每一所述参数域上通过几何参数设置筋条构件；通过所述第一单满映射的逆映射将所述筋条构件映射为设于所述薄壁结构上的所述加强筋，得到所述薄壁加筋结构；

构建参考结构，所述参考结构由与各所述真实面片一一对应的参考面片组成，各所述参考面片之间的连接关系与各所述真实面片之间的连接关系相同，所述参考面片通过第二单满映射与其所对应的所述真实面片的所述参数域一一对应；根据所述第一单满映射和所述第二单满映射，建立每一所述参考面片与其所对应的所述真实面片之间的第三单满映射；通过所述第二单满映射将所述参数域以及设于所述参数域上的所述筋条构件映射为参考加筋结构；对所述参考加筋结构进行网格划分，得到参考有限元网格，并通过所述第三单满映射将所述参考有限元网格映射为所述薄壁加筋结构的真实有限元网格；

根据所述薄壁加筋结构的载荷与约束条件，对所述真实有限元网格施加载荷和约束，进行有限元分析，得到力学指标；

形成优化列式，在优化求解器中进行拓扑优化计算，所述优化列式包括目标函数、约束函数和设计变量；根据所述目标函数和所述设计变量，计算形状灵敏度；所述设计变量包括每个所述筋条构件的所述几何参数；所述目标函数、所述约束函数和所述形状灵敏度的计算中，所需要的信息来自所述力学指标与所述约束条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筋条构件的所述几何参数包括所述筋条构件在所述参数域内的端点坐标、高度和厚度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筋条构件为直筋条构件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真实面片采用非均匀有理B样条技术描述。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数域为方形平面参数域，所述参考面片为有四个顶点的平面结构。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行拓扑优化计算还包括：

当所述优化列式中的所述目标函数收敛时，得到优化后的每一所述参数域及其上的所述筋条构件，通过所述第一单满映射的逆映射将所述优化后的每一所述参数域及其上的所述筋条构件映射为优化后的所述薄壁加筋结构；

当所述目标函数不收敛时，还包括以下步骤：

用更新后的所述设计变量，形成预更新后的所述筋条构件，并通过所述第一单满映射的逆映射得到更新后的所述薄壁加筋结构；

构建更新后的所述薄壁加筋结构上的所述加强筋的厚度的惩罚函数；

根据所述加强筋的厚度和所述惩罚函数得到所述加强筋的修正厚度，并将所述修正厚度作为所述薄壁加筋结构中所述加强筋的厚度，得到修正后的所述薄壁加筋结构；

将修正后的所述薄壁加筋结构上的所述加强筋通过所述第一单满映射映射为更新后的所述筋条构件；

通过所述第二单满映射形成更新后的所述参考加筋结构，并形成更新后的所述参考有限元网格；

通过所述第三单满映射将更新后的所述参考有限元网格映射为更新后的所述真实有限元网格；

根据更新后的所述真实有限元网格再次形成所述优化列式，以及再次进行所述拓扑优化计算，直至所述目标函数收敛。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化求解器为采用梯度类算法的梯度优化求解器。