一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114239363A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111564488.7(22)申请日2021.12.20(71)申请人北京讯通安添通讯科技有限公司地址100020北京市朝阳区望京中环南路9号3号楼16层(72)发明人单瑞(74)专利代理机构广州骏思知识产权代理有限公司44425代理人张金龙(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/18(2020.01)G06F8/30(2018.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法(57)摘要本发明涉及一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法、装置、电子设备及存储介质，该方法以应变能最小为目标函数，以体积分数为约束条件，包括：建立有限元模型并确定设计域；获取拓扑优化参数，拓扑优化参数包括体积分数、过滤半径及惩罚因子；根据预设的每个单元初始相对密度，建立单元刚度矩阵，并组装整体刚度矩阵；进行有限元分析，提取节点位移场及单元应变能；根据变密度拓扑优化算法之准则法，计算灵敏度并得到单元相对密度；根据拓扑优化参数不断重复有限元分析及优化迭代计算，直至满足目标函数及约束条件。CN114239363ACN114239363A权利要求书1/2页1.一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，以应变能最小为目标函数，以体积分数为约束条件，其特征在于，该方法包括如下步骤：建立有限元模型并确定设计域；获取拓扑优化参数，所述拓扑优化参数包括体积分数、过滤半径及惩罚因子；根据预设的每个单元初始相对密度，建立单元刚度矩阵，并组装整体刚度矩阵；进行有限元分析，提取节点位移场及单元应变能；根据变密度拓扑优化算法之准则法，计算灵敏度并得到单元相对密度；根据所述拓扑优化参数不断重复有限元分析及优化迭代计算，直至满足所述目标函数及所述约束条件。2.根据权利要求1所述的一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，其特征在于，建立有限元模型并确定设计域，包括：定义材料属性、划分网络、施加边界条件及施加载荷；确定优化区域和非优化区域。3.根据权利要求2所述的一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，其特征在于，根据预设的每个单元初始相对密度，建立单元刚度矩阵，并组装整体刚度矩阵，包括：定义单元初始相对密度为0.5，定义每个单元的相对相对密度在0‑1范围变化。4.根据权利要求3所述的一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，其特征在于，根据所述拓扑优化参数不断重复有限元分析及优化迭代计算，包括：保留对结构刚度贡献率大的单元，所述单元的相对密度等于1或者趋近1；删除对结构刚度贡献率小的单元，所述单元的相对密度等于0或者趋近0。5.根据权利要求4所述的一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，其特征在于：设置所述体积分数Vf＝0.2。6.根据权利要求5所述的一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，其特征在于：设置所述过滤半径rmin＝3。7.根据权利要求6所述的一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法，其特征在于：设置所述惩罚因子P＝3.0。8.一种基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的装置，其特征在于，所述装置包括：模型建立模块，用于建立有限元模型并确定设计域；参数获取模块，用于获取拓扑优化参数，所述拓扑优化参数包括体积分数、过滤半径及惩罚因子；刚度矩阵建立模块，用于根据预设的每个单元初始相对密度，建立单元刚度矩阵，并组装整体刚度矩阵；有限元分析模块，用于进行有限元分析，提取节点位移场及单元应变能；灵敏度计算模块，用于根据变密度拓扑优化算法之准则法，计算灵敏度并得到单元相2CN114239363A权利要求书2/2页对密度；优化迭代模块，用于根据所述拓扑优化参数不断重复有限元分析及优化迭代计算，直至满足所述目标函数及所述约束条件。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个存储器以及至少一个处理器；所述存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至7任一项所述的基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于ABAQUS二次开发Python语言的变密度拓扑优化的方法