[发明专利]一种基于拓扑优化的液氢罐箱支撑结构设计方法

摘要

本发明公开了一种基于拓扑优化的液氢罐箱支撑结构的设计方法，属于结构优化设计方法领域，具体包括以下步骤：建立液氢罐箱支撑结构的分析模型，在此基础上进行初步的有限元分析；进行静力结构分析，再基于静力结构分析结果，选择优化区域，对支撑结构模型进行拓扑优化，根据优化结果，增减模型材料；通过有限元方法对拓扑优化前后的有限元模型的强度和热分析对比，分析拓扑优化结果是否满足设计要求。通过在支撑结构上利用拓扑优化去除材料的方法，优化了支撑结构的应力分布，减少漏热，减轻质量，降低了材料成本，提高了绝热效率。

主权项

1.一种基于拓扑优化的液氢罐箱支撑结构设计方法，所述支撑结构包括玻璃钢支撑、支撑圆柱和支撑架，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据初始设计图纸建立支撑结构的有限元模型，并将支撑结构模型定义为一个实体，定义各零件的材料属性，定义单元类型为SOLID95，定义支撑结构模型的边界条件；S2：基于所述边界条件进行静力结构分析，再基于静力结构分析结果，采用变密度法，以体积减少量为约束条件，以最大刚度为目标函数，选择优化区域，对支撑结构模型进行拓扑优化，根据优化结果，在载荷冲击的正方向保留支撑材料，在圆周相隔90°方向对称去除材料，得到初步设计完成的支撑结构；S3：通过有限元方法对拓扑优化前后的有限元模型的强度和热分析对比，分析拓扑优化结果是否满足设计要求，是则完成优化，不满足则重复执行步骤S2。