[发明专利]一种叶片模型的材料分布优化方法

权利要求书

1.一种叶片模型的材料分布优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，构建叶片模型，提取叶片模型基本信息；

步骤2，基于所述叶片模型基本信息和等几何分析方法的细化策略，构建非均匀有理B样条基函数；

步骤3，利用所述非均匀有理B样条基函数进行插值计算，得到叶片模型的材料属性；

步骤4，基于所述叶片模型的所述材料属性，分析叶片模型的振动特性，得到目标函数值；

步骤5，基于所述目标函数值和材料分布优化的约束条件，得到叶片模型适应度函数值；

步骤6，利用优化算法程序迭代求解，计算比较所述叶片模型适应度函数值，得到最佳设计变量个体解和最佳材料分布优化叶片模型，完成叶片模型的材料分布优化。

2.根据权利要求1所述的叶片模型的材料分布优化方法，其特征在于，

所述非均匀有理B样条基函数的公式为：

其中，ω_i,j为权重信息，p和q为阶次信息，ζ,η为节点向量信息，N_i,p(ζ),M_i,q(η)分别表示沿ζ,η两个节点向量方向的单变量B样条函数，m,n为两个节点向量方向的控制点个数，i,j为两个节点向量方向的第i个和第j个控制点。

3.根据权利要求1所述的叶片模型的材料分布优化方法，其特征在于，所述目标函数值的获取过程包括：

基于一阶壳理论得到所述叶片模型的应变能和动能；

基于所述叶片模型的应变能和动能以及离心力做功，得到所述叶片模型的能量泛函；

基于所述叶片模型的所述能量泛函和振动控制方程，得到目标函数值。

4.根据权利要求1所述的叶片模型的材料分布优化方法，其特征在于，所述叶片模型适应度函数值的获取过程包括：

设置所述材料分布优化的约束条件，包括：等式约束和不等式约束；

基于罚函数法、所述材料分布优化的约束条件以及所述目标函数值得到叶片模型适应度函数值。

5.根据权利要求1所述的叶片模型的材料分布优化方法，其特征在于，

所述叶片模型材料属性的公式为：

P＝P_me+(P_ce-P_me)V_c

其中，P为叶片模型的材料参数，P_me,P_ce为不同材料叶片模型的材料参数，V_c为叶片模型的材料属性，a为第a个控制点，为叶片模型控制点处的材料属性，m,n为ζ,η两个节点向量方向的控制点个数，为非均匀有理B样条基函数。

6.根据权利要求3所述的叶片模型的材料分布优化方法，其特征在于，

所述一阶壳理论的表达式为：

u(x,z)＝{u(x,z) w(x,z) v(x,z)}^T

w(x,z)＝w₀(x,z)

式中，u,w,v是叶片模型的任意一点的变形位移，u₀,v₀,w₀为中性面上一点的面内位移，O-XYZ是全局坐标系，x,z为坐标系的方向，是中性面内一点沿x轴和z轴的转角，ζ,η为节点向量信息，m,n为两个节点向量方向的控制点个数，p和q为阶次信息，u_a为第a个控制点处的变形位移。