本发明公开了一种基于拓扑优化的机床立柱结构优化设计方法，属于机床立柱结构优化设计领域，包含如下步骤：机床立柱拓扑优化步骤，获得立柱内壁的最优筋条排布形式；筋板厚度尺寸优化步骤，获得最优的筋板厚度尺寸。我国机床立柱普遍存在重量冗余、刚度性能不足、生产成本高、资源消耗大等问题。针对这些问题，本发明改变了传统的机床立柱结构优化设计方法，基于拓扑优化技术，提高了机床立柱结构的强度、刚度及抗振性能，减轻了立柱结构重量，降低制造成本，本发明可广泛应用于各类机床承力结构的结构优化设计。
📄 2018111349531
📂 G06F30_23
👤 共享智能装备有限公司
📅 2018-09-29
本发明涉及一种多载荷疲劳寿命约束的拓扑优化方法，针对构件所受的随机振动载荷，通过有限元方法获得结构危险点位置并提取出应力时间历程；通过雨流计数法对应力时间历程进行计数处理，根据幅值进行排序并变区间分段；再根据疲劳损伤等效原理，采用Miner线性累计损伤方法，进行损伤当量折算，将区间内的载荷循环和并成一个载荷循环；随后，基于线性损伤累积准则和多轴疲劳分析原理，根基构件设计寿命要求反算出使构件发生疲劳破坏的最大应力水平，以该应力水平最为拓扑优化的约束条件，得到构件的最优结构。本发明能够高效将复杂的随机载荷下的疲劳寿命约束转化应力约束，从而在满足疲劳强度的同时实现结构的轻量化设计，有利于工程应用。
📄 2020106252590
📂 G06F30_17
👤 燕山大学
📅 2020-07-01
本发明提供一种基于自适应体积约束的规定柔度柔顺机构拓扑优化方法，方法包括定义柔顺机构的设计条件，并设置柔顺机构的材料属性指标；获得柔顺机构在输入载荷作用和虚拟单位载荷作用下的结构位移响应；根据总柔度和规定总柔度之间的差异来自适应改变机构体积约束值；建立基于自适应体积约束的规定柔度柔顺机构拓扑优化数学模型；计算优化目标函数以及约束的灵敏度信息；对优化目标和约束的灵敏度进行修正；采用移动渐近线算法求解拓扑优化问题，并判断收敛条件是否满足，若是，则输出最优的柔顺机构拓扑构型。本发明实现了基于自适应体积约束的柔顺机构拓扑优化设计，获得的柔顺机构具有规定柔度性能。
📄 2025112475230
📂 G06F30_23
👤 华东交通大学
📅 2025-09-03
本发明提供一种基于拓扑优化的宏微多级协同点阵结构的优化方法，具体步骤为：S1、建立悬臂梁模型；S2、进行有限元分析；S3、计算目标柔度值和灵敏度值；S4、对悬臂梁模型进行拓扑优化；S5、输出去除悬臂梁中非承载结构的拓扑优化结果；S6、将悬臂梁拓扑优化后保留的实体单元再次进行网格划分，并提取每个实体单元的体积分数和节点位移，定义实体单元的边界条件，利用拓扑优化得到适应不同载荷的点阵单元；S7、将拓扑优化后的保留点阵单元，结合矩阵筛选对应方法，回填至拓扑优化后悬臂梁结构的对应位置，得到满足受力条件的拓扑优化点阵结构。本发明从源头上保障结构强度，通过修改体积分数，满足不同的减重要求，为结构轻量化提出新的建议。
📄 2022103060009
📂 G06F30_23
👤 燕山大学
📅 2022-03-25
一种基于K‑S函数的柔顺机构全局应力约束拓扑优化方法，所述方法包括：（1）定义设计域，初始化设计变量；（2）对结构单元的刚度进行惩罚，进行有限元求解，获得结构的位移及应力；（3）采用K‑S函数将所有单元的局部应力约束凝聚化一个全局的最大应力约束；（4）求解互应变能目标函数的灵敏度、体积及最大应力约束的灵敏度；（5）将灵敏度过滤技术修改灵敏度；（6）将移动渐近线算法求解优化问题，反复迭代至到满足收敛准则，获得最优拓扑构型。本发明利用K‑S函数将所有单元的应力引起的巨大约束数目凝聚成一个全局约束，大大提高了计算效率。本发明拓扑优化方法使柔顺机构构型避免类铰链结构，满足强度要求，且缓解应力集中现象。
📄 2018113404656
📂 G06F30_20
👤 华东交通大学
📅 2018-11-12
本发明公开一种基于全局应力约束的多相材料柔顺机构拓扑优化方法，包括采用可分离应力插值模型计算多相材料结构的刚度和应力；以互应变能最大化作为目标函数，采用P范数求解结构的最大单元应力，以最大应力及各相材料结构体积份数作为约束，构建全局应力约束拓扑优化模型；采用伴随矩阵法求解灵敏度，采用移动渐近优化算法求解拓扑优化问题，更新迭代直至满足收敛准则，得到最优拓扑构型；本发明利用可分离应力插值模型进行多相材料柔顺机构全局应力约束拓扑优化，避免了传统材料插值模型无法准确描述多相材料结构的刚度和应力，拓扑优化获得的多相材料柔顺机构构型避免了类铰链结构，满足结构静强度要求，使应力集中现象得到缓解。
📄 2019107092219
📂 G06F30_23
👤 华东交通大学
📅 2019-08-01
本发明公开了一种具有规定的真实输出位移的柔顺机构拓扑优化设计方法，以含有虚拟输入弹簧和输出弹簧模型为辅助计算，而同时以不含有虚拟输入弹簧和输出弹簧模型得到的位移场作为真实的计算目标，使得获得的柔顺机构具有规定的真实输出位移；同时引入自适应输出弹簧刚度法和自适应加权因子法，分别实现输出弹簧刚度随着给定的目标位移而自动调整其大小和自动调整两个子目标的相对权重。本发明避免了柔顺机构拓扑优化的数值不稳定现象，使得柔顺机构获得的输出位移能够达到规定的真实输出位移。
📄 2019109551036
📂 G06F30_23
👤 华东交通大学
📅 2019-10-09
本发明公开一种基于静强度和疲劳约束的柔顺机构拓扑优化方法，包括以下步骤：评定柔顺机构的静强度和疲劳强度；将机构的静强度和疲劳约束转化为不同的应力约束，将单元的各类应力约束凝聚成不同的全局应力约束；以输出位移最大化为目标函数，以静强度、疲劳和体积作为约束，构建基于静强度和疲劳约束的柔顺机构拓扑优化模型；进行灵敏度分析，利用映射过滤修正灵敏度，求解拓扑优化问题，迭代至满足收敛准则，获得最优的柔顺机构拓扑构型。本发明利用带符号的von Mises和修正的Goodman疲劳准则进行基于静强度和疲劳约束的柔顺机构拓扑优化，获得的柔顺机构能够满足静强度和疲劳强度要求，并且有效地避免类铰链结构。
📄 2020104763055
📂 G06F30_17
👤 华东交通大学
📅 2020-05-29
本发明提供一种基于等几何分析的柔顺机构应力约束拓扑优化方法，包括定义柔顺机构的设计域，初始化柔顺机构的设计参数，以柔顺机构的设计参数采用NURBS曲线表达柔顺机构的几何模型；将设计域离散成几何分析网格，求解结构位移函数；在控制点引入密度变量得到控制点密度，并平滑处理；求出高斯积分点处的范式等效应力，采用P范数方法求解柔顺机构的最大范式等效应力；以柔顺机构的输出位移最大化为目标函数、最大范式等效应力及柔顺机构的体积份数为约束，基于平滑处理后的控制点密度建立拓扑优化模型，通过移动渐进算法求解优化拓扑优化模型。本发明能够有效抑制类铰链结构，拓扑构型的边界更为的光滑，消除有限元分析的不足。
📄 2023109277697
📂 G06F30_20
👤 华东交通大学
📅 2023-07-27
本发明提供一种简谐激励下的各向异性材料结构稳健性拓扑优化设计方法，方法包括定义在简谐激励下的各向异性材料结构的设计域以及设计条件；求解不确定性简谐激励并作用下的各向异性材料结构响应；以动态柔顺度的均值和标准差的加权和为目标函数，并以体积份数为约束建立稳健性动态拓扑优化数学模型；求解出优化目标函数以及约束函数，并求解灵敏度信息，并修正得到修正灵敏度信息；更新设计变量，判断求解优化算法是否满足收敛条件，若满足则得到各向异性材料结构的最优拓扑构型。本发明获得的各向异性材料结构能够承受不确定简谐激励产生的分力，具有更好的稳健性。
📄 2024103024073
📂 G06F30_13
👤 华东交通大学
📅 2024-03-18
本发明提供一种基于应力约束的多自由度柔顺机构稳健性拓扑优化方法，方法包括定义柔顺机构的设计域以及约束载荷条件，并设置设计变量初始值以及设计条件，考虑材料的不确定性，采用多项式混沌展开式法计算随机响应，利用P范数凝聚所有单元局部应力；建立基于应力约束的多自由度柔顺机构稳健性拓扑优化模型；基于应力约束的完全解耦柔顺机构稳健性拓扑优化模型求解目标函数、输入耦合、输出耦合以及结构体积约束并计算；采用基于梯度的移动渐近算法更新设计变量，判断优化算法收敛条件是否满足，若是，则输出得到最优的柔顺机构拓扑构型。本发明能够有效抑制入、输出耦合效应和类铰链现象，提高多自由度柔顺机构的运动精度和稳健性。
📄 2024108408421
📂 G06F30_27
👤 华东交通大学
📅 2024-06-27
本发明提供一种考虑区间不确定性的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化方法，方法包括定义热驱动柔顺机构的设计条件，求解热固耦合有限元平衡方程，以获得热驱动柔顺机构的位移响应；构建功能函数并转化为标准化功能函数，求解区间非概率可靠性指标；建立基于区间不确定性的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化模型；计算热驱动柔顺机构的体积、输出位移上界以及输出位移下界；采用移动渐近优化算法求解热驱动柔顺机构的单层优化问题，并判断移动渐近优化算法收敛条件是否满足，若是，则输出最优的热驱动柔顺机构拓扑构型。本发明可靠性拓扑优化获得的热驱动柔顺机构的体积有所增加，其可靠性指标更大，能够有效提升热驱动柔顺机构的可靠性。
📄 2024108542488
📂 G06F30_23
👤 华东交通大学
📅 2024-06-28
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