基于密度阈值的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法

摘要

本发明公开了一种基于密度阈值的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法，用于解决现有的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法中拓扑优化设计结构可制造性差的技术问题。技术方案是首先建立拓扑优化模型，再通过有限元计算，得到单元灵敏度和单元伪密度，计算模型单元伪密度xi值介于给定范围内的单元数n，再计算中间单元百分比C，若优化迭代第k步的百分比C小于密度阈值T，则在第k+1中禁用灵敏度过滤直到迭代结束，采用优化准则法进行优化设计，得到二维简支梁的拓扑优化结果，拓扑优化设计结构可制造性变强。由于采用密度阈值法，结构拓扑优化设计的所需的迭代步数由背景技术的112步收敛减少为41步收敛，减少了71步。

主权项

一种基于密度阈值的结构拓扑优化设计灵敏度过滤方法，其特征在于包括以下步骤：（a）建立拓扑优化模型，设计域为整个二维简支梁，定义拓扑优化的设计域、目标函数和约束条件，设定密度过滤下限ra，上限rb，密度阈值T；（b）通过有限元计算，得到单元灵敏度和单元伪密度；（c）计算模型单元伪密度xi值介于给定范围内的单元数n，即：ra≤xi≤rb(i=1，2，…，N)    （1）计算中间单元百分比C： C = n N - - - ( 2 ) 式中，N是有限元单元总数；（d）若优化迭代第k步的百分比C小于密度阈值T，则在第k+1中禁用灵敏度过滤直到迭代结束；（e）采用优化准则法进行优化设计，得到二维简支梁的拓扑优化结果。