用于拓扑优化中获得工程产品的最佳设计的方法和系统

摘要

本发明涉及一种用于在拓扑优化中获得工程产品的最佳设计的方法和系统。本发明定义了包含待优化设计域的工程产品。设计域可以是工程产品的一部分或者整个工程产品。本发明还定义了设计目标和可选约束条件，使得优化目的能够实现。此外，设计域的最初配置由有限元分析网格表示。每个单元或者单元组都与设计变量相关。根据用于设计域的基线材料，生成一组离散材料模型。该组离散材料模型被配置成覆盖设计变量的整个范围，且每个离散材料模型代表一非重叠部分。根据设计变量，表示设计域的每个单元都与合适的离散材料模型相关。通过FEA可获得整个工程产品的结构响应，以评估设计目标并更新设计变量。

主权项

一种用于在拓扑优化中获得工程产品的最佳设计的方法，其特征在于，包括：在计算机系统中接收工程产品的定义，所述工程产品包含有将根据至少一个设计目标进行优化的指定设计域，所述定义包括设计域的有限元分析网格以及将用于设计域的基线材料，其中所述有限元分析网格包括多个有限元，每个有限元被赋予一设计变量，该设计变量对应于基线材料的特性；生成多个离散材料模型，每个被配置用于表示基线材料的特定部分，其中所述特定部分与设计变量的范围的对应部分相关；以及在设计域的迭代拓扑优化过程中，通过根据相应设计变量的变化迭代修改一些单元，获得实现所述至少一个设计目标的设计域的最佳设计，其中拓扑优化的每次迭代包括使用工程产品的有限元分析在计算机系统中执行至少一次工程模拟，并根据所述至少一次工程模拟的结果评估所述至少一个设计目标以更新每个单元的相应设计变量，根据所述每次迭代中的相应设计变量，将所述每个单元赋予对应的一个离散材料模型，且在所述每次迭代结束时将相应设计变量低于临界值的一个或多个单元清除。