恭喜浙江工业大学彭翔获国家专利权
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龙图腾网恭喜浙江工业大学申请的专利基于铺层连续性准则的变厚度混杂复合结构设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114462311B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210071984.7,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权基于铺层连续性准则的变厚度混杂复合结构设计方法是由彭翔;王明博;郭玉良;李吉泉;吴化平;姜少飞设计研发完成,并于2022-01-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于铺层连续性准则的变厚度混杂复合结构设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于铺层连续性准则的变厚度混杂复合结构设计方法。针对变厚度混杂复合结构,划分子区域并确定各子区域的层数和载荷情况;根据载荷选取初始区域,采用遗传算法优化初始区域的铺层结构,嵌套约束模块使得符合实际生产条件;根据初始区域的铺层结构结合载荷情况剩余子区域进行优化,计算目标值,根据目标值结合制造约束获得满足所有制造约束的剩余子区域的最佳铺层结构;获得最终铺层结构方案制造变厚度混杂复合结构。本发明纳入了多种制造约束,增强了该结构的可制造性,能有效降低结构整体质量,同时结构完整性不会受到损害,使整个结构质量最小化和成本最小化的同时还实现了复合结构整体性能最优,增强了优化结果的适用性。
本发明授权基于铺层连续性准则的变厚度混杂复合结构设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于铺层连续性准则的变厚度混杂复合结构设计方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、针对变厚度混杂复合结构,划分子区域并确定各子区域的层数和载荷情况;S2、初始区域的优化:根据上述划分的子区域个数按照载荷从小到大排序确定各个子区域的优化处理顺序,选取其中载荷最小的子区域作为初始区域,采用遗传算法优化初始区域的铺层结构,铺层结构包括铺层顺序和铺层材料分布,同时在遗传算法中嵌套约束模块使得每次生成的铺层顺序和铺层材料分布符合实际生产条件;S3、根据初始区域的铺层结构,结合第二子区域的载荷情况对第二子区域进行优化,具体是在初始区域的铺层结构方案基础上,按照第二子区域的层数进行依次加层操作并再采用遗传算法对加层操作后的整体进行优化,得到加层操作时候层间隙的目标值,根据目标值结合制造约束获得满足所有制造约束的第二子区域的最佳铺层结构;S4、重复上述步骤S3,对剩余的各个子区域均进行同样处理,各个子区域均在原有初始区域的铺层结构方案基础上,计算剩余所有子区域的铺层结构方案,进而按照铺层结构方案制造变厚度混杂复合结构;所述步骤S2具体为:初始区域利用遗传算法优化得到最优的铺层顺序和材料分布,具体是:2.1将初始区域的铺层顺序和材料分布进行混合编码,得到初始化后的种群,然后采用遗传算法进行优化迭代处理;遗传算法每次迭代处理中的交叉变异处理前,设置制造约束,同时将初始区域中在铺层数量下所有可能的铺层顺序均采用遍历程序根据制造约束进行检验,对不满足约束条件的铺层予以淘汰,获得所有符合制造约束条件的铺层结构方案;2.2将上述所有符合制造约束条件的铺层结构方案,按照以下公式计算初始区域中所有可能的铺层结构方案下的目标值fobj: 式中,fobjλi,xj表示第i层采用第j个材料的目标值,λi是第i层的屈曲值,xij是第i层中采用第j个材料的成本,i表示初始区域中的层序号,j表示第i层中的材料序号,N表示初始区域中的层总数;wi是第i层的权重因子、wij是第i层中采用第j个材料的权重因子;2.3最后选取最大目标值fobj对应的铺层结构方案作为初始区域的优化结果;所述步骤S3中,是在每次加层操作时候,嵌套入约束模块设置制造约束,计算获得加层操作之前的相邻两个层之间的所有间隙的最大目标值,根据制造约束对最大目标值进行判断:当违反制造约束时,则删除该最大目标值对应下的第二子区域的铺层结构,通过加入惩罚因子重新进行依次加层操作和遗传算法,直到满足所有制造约束时,获得满足所有制造约束的第二子区域的最佳铺层结构;否则保留该最大目标值对应下的第二子区域的铺层结构作为第二子区域的最佳铺层结构;所述步骤S3具体包括如下步骤:3.1选取第二载荷大小的子区域为第二子区域;3.2以初始区域的铺层结构作为第二子区域的铺层结构的基础,在初始区域的铺层结构上面添加一个添加层,所述的添加层只能位于相邻两层之间的间隙中,遍历所有可能的添加层的位置以及添加层位置确定下的添加层中的材料布置角度方向和材料,得到所有可能的添加层的位置及其添加层中的材料布置角度方向和材料下所有可能的第二子区域整体的铺层结构方案;3.3然后,将上所有可能的第二子区域整体的铺层结构方案,按照和初始区域相同方式计算每种铺层结构方案的目标值,取其中的最大目标值对应的铺层结构方案作为第二子区域添加当前添加层后的优化结果;3.4不断重复步骤3.2-3.3对第二子区域其余的每一个添加层进行处理获得第二子区域的最终优化结果,即获得第二子区域的初步铺层结构方案;3.5同时对步骤3.4获得的第二子区域的初步铺层结构方案进行制造约束的添加,具体是:设置铺层结构方案中不能具有连续超过4层的材料布置角度方向相同,由此对步骤3.3获得的铺层结构方案中各层进行检索判断:如果有违反制造约束,则将该初步铺层结构方案删去,重新进行步骤3.2-3.4获得排除该初步铺层结构方案后的新的初步铺层结构方案,作为满足制造约束的第二子区域的最佳铺层结构;否则保留该铺层结构方案作为满足制造约束的第二子区域的最佳铺层结构。
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