[发明专利]一种求解制造约束下变厚度薄壁结构最优厚度分布的混合元胞自动机方法

摘要

本发明公开了一种求解制造约束下变厚度薄壁结构最优厚度分布的混合元胞自动机算法，主要包括外层循环和内层循环，外层循环进行碰撞仿真分析，为内层循环定义合适的目标质量；内层循环根据当前元胞及其邻胞的内能密度值调整元胞厚度，使得设计域内的内能密度趋于均匀化分布。针对变厚度薄壁结构的厚度分布属性，沿轧制方向定义一维元胞自动机模型，并建立一维元胞自动机模型与有限元模型的映射关系；为解决制造约束下变厚度薄壁结构的厚度分布优化问题，以元胞厚度作为设计变量，并在元胞厚度更新规则中引入变厚度轧制工艺约束。鉴于此，本发明可以高效求解制造约束下包含大规模设计变量的变厚度薄壁结构的耐撞性优化设计与最优厚度分布问题。

主权项

1.一种求解制造约束下变厚度薄壁结构最优厚度分布的混合元胞自动机算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，定义设计空间、材料属性、载荷工况以及初始设计；步骤(2)，执行外层循环进行碰撞仿真分析，根据碰撞仿真分析结果计算内能密度S_i^(k)和全局输出响应O_q^k；基于当前的结构响应和设计点的状态，利用目标质量更新规则为内层循环定义新的目标质量M^*(k)；步骤(3)，执行内层循环利用目标内能密度更新规则更新内层循环的目标内能密度S^*(j+1,k)，利用元胞厚度更新规则，根据当前元胞及其邻胞的内能密度值调整元胞厚度，使得有限元模型的实际质量收敛于目标质量M^*(k)，并且使得设计域内的内能密度趋于均匀化分布；步骤(4)，检查是否满足全局收敛条件，若满足全局收敛条件，获得最优设计结果；若不满足全局收敛条件，重复执行步骤(2)‑步骤(4)，直至收敛。