多组件结构系统布局优化设计方法

摘要

本发明公开了一种多组件结构系统布局优化设计方法，用于多组件结构系统布局优化设计中几何参数的半解析灵敏度求解，通过将多组件结构系统的有限元模型划分为结构网格、组件网格和过渡网格三部分，分别评估不同几何参数扰动对于三部分网格及其刚度矩阵和质量矩阵的影响，从而获得刚度矩阵和质量矩阵的半解析灵敏度，进一步通过推导获得各种设计指标的灵敏度。对比现有布局优化设计所采用的有限差分法，本发明采用的半解析方法有效避免了几何参数扰动更新后的有限元求解过程，节省了灵敏度分析与优化设计时间，缩短了多组件结构系统布局优化设计周期，提高了设计效率。

主权项

一种多组件结构系统布局优化设计方法，其特征在于包括以下步骤：(a)将多组件结构有限元模型划分为结构网格、过渡网格和组件网格三部分，对多组件原始结构进行有限元分析，获得过渡网格和组件网格两部分的刚度矩阵K(T)和K(C)l、质量矩阵M(T)和M(C)l、结构位移矢量u以及目标函数数值；(b)利用组件的节点移动完成几何参数的摄动，根据组件的平动或转动由坐标变换公式求解出节点移动值；(c)重新组装过渡网格的刚度矩阵、质量矩阵参数信息，在组件转动情况下利用转动变换矩阵求解更新后的组件的刚度矩阵、质量矩阵参数信息；(d)对刚度矩阵、质量矩阵参数信息进行有限差分计算以近似代替其偏导数，获得目标函数对当前几何参数的偏导数，即灵敏度信息；(e)对下一个几何参数进行摄动，直到多组件结构系统布局优化设计完成。