浙大城市学院;浙江大学王震获国家专利权
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龙图腾网获悉浙大城市学院;浙江大学申请的专利基于重复性单元的离散桁架结构布局优化设计及制造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:CN116070492B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05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:202310141835.8,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权基于重复性单元的离散桁架结构布局优化设计及制造方法是由王震;叶俊;赵阳;刘玉锋;陆泓家;全冠;汤慧萍设计研发完成,并于2023-02-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于重复性单元的离散桁架结构布局优化设计及制造方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于重复性单元的离散桁架结构布局优化设计及制造方法,包括步骤:桁架布局优化数学模型建立,基于重复性单元的直接求解,先确定单元布局的两步求解,3D打印制造和一体化装配。本发明的有益效果是:引入针对重复性单元特点的额外约束和变量,提出了基于重复性单元的直接求解方法,使得桁架布局优化结果具有重复性单元的特点;该基于重复性单元的直接求解方法,既可以独立直接使用,也可以为先确定单元布局的两步求解提供数学模型;求解规模较大问题时,提出了先求解单元模式布局、再优化单元模式内部结构的两步求解,使得结构受力路径更为清晰,并在对最终优化结构体积影响较小的情况下显著提高计算效率。
本发明授权基于重复性单元的离散桁架结构布局优化设计及制造方法在权利要求书中公布了:1.一种基于重复性单元的结构布局优化设计及制造方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、桁架布局优化数学模型建立:首先给定结构设计域,输入尺寸、荷载工况和边界约束,并指定单元模式和对应单元模式复杂度;使用点阵离散化处理设计域,连接任意两节点建立最小连接基结构;以力学平衡方程为约束条件,以杆件总体积最小为设计目标,建立桁架布局优化的线性优化模型; S2、基于重复性单元的直接求解:设置有限数量的单元模式,并进行单元划分,确保所有杆件均属于某个单元模式且不存在跨单元模式的杆件,同种单元模式的单元布局和对应位置杆件面积完全相同;对桁架结构中的每根杆件采用激活单元模式的二元变量,加入重复性单元约束形成非线性约束;将非线性规划问题转化为线性规划问题,使重复性单元可以直接优化求解; S3、先确定单元布局的两步求解:先将每个单元模式的复杂度降低,按照步骤S2进行第一次求解,得到每个单元模式对应激活的单元模式变量tc;再按每个单元模式的正常复杂度,将tc代入步骤S2中每根杆件的重复性单元非线性约束表达式中从而转化为线性约束,进行第二次求解,得到优化结果; S4、3D打印制造和一体化装配:进行3D建模,对优化结果模型中的多种重复性单元分别进行切片并生成打印路径,进行3D打印制造,在重复性单元之间通过进行一体化装配,制造优化后结构。
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