[发明专利]一种拓扑优化与点阵结构结合的轻量化连接铰优化方法

摘要

本发明提出了一种拓扑优化与点阵结构结合的轻量化连接铰优化方法，首先建立连接铰结构的初始模型；利用Inspire软件对模型进行拓扑优化；利用布尔运算将点阵结构填充到拓扑优化后的模型中；利用有限元方法对填充后的模型进行应力分析，将应力区划分为高应力区、过渡区、低应力区；调整点整结构的密度：通过调整隐式函数中点阵单元占体素单元体积的比例因子，生成新的内部点阵结构，分析新的内部点阵结构应力情况，计算新的应变能值；更新模型应力和体积：比较前后两个应变能值，评估新的内部点阵结构的总的点阵结构体积与结构强度是否满足需求，满足体积分数和结构强度的要求，则输出优化后模型。本发明的方法可实现连接铰的轻量化，同时保证连接铰的强度。

主权项

1.一种拓扑优化与点阵结构结合的轻量化连接铰优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立连接铰结构的初始模型；步骤2、利用Inspire软件对模型进行拓扑优化：将建立的模型输入到inspire软件中，将连接铰分为优化区域和非优化区域，得出优化后的初始模型；步骤3、利用布尔运算将点阵结构填充到拓扑优化后的模型中：采用隐式曲面的方法生成点阵结构，然后利用布尔运算将点阵结构填充到拓扑优化后的模型中；步骤4、利用有限元方法对填充后的模型进行应力分析，将应力区划分为高应力区、过渡区、低应力区：首先对模型进行网格四面体划分，对模型进行网格四面体划分；计算模型中网格四面体的冯米斯应力值，通过离散操作以四面体顶点应力值替代四面体应力情况，根据顶点应力值对模型受力区域进行划分，将其分为高应力区域、过渡区域以及低应力区域三部分；步骤5、调整点整结构的密度：通过调整隐式函数中点阵单元占体素单元体积的比例因子，生成新的内部点阵结构，分析新的内部点阵结构应力情况，计算新的应变能值；步骤6、更新模型应力和体积：比较前后两个应变能值，评估新的内部点阵结构的总的点阵结构体积与结构强度是否满足需求，满足体积分数和结构强度的要求，则输出优化后模型。