大连理工大学张晓鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利基于分析与设计的连续迭代随机激励下海洋工程结构拓扑优化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:CN120430126B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02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:202510940594.2,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权基于分析与设计的连续迭代随机激励下海洋工程结构拓扑优化方法是由张晓鹏;陈瑞锋;亢战设计研发完成,并于2025-07-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于分析与设计的连续迭代随机激励下海洋工程结构拓扑优化方法在说明书摘要公布了:本申请公开了基于分析与设计的连续迭代随机激励下海洋工程结构拓扑优化方法,以在复杂随机激励的指定关键位置的动响应位移均方根取为目标函数,为了高效的求解结构动力学随机响应,采用了虚拟激励法,为了克服结构随机响应动力学优化反复模态求解计算量消耗巨大难题,提出了一种基于分析和设计的连续迭代的随机动响应优化策略,基于伴随法,结构随机动响应的高效优化灵敏度被推导,基于移动渐近线法的优化算法被采用来求解优化问题。优化算例表明,提出的基于分析和设计的虚拟激励法方法与传统双循环的虚拟激励法方法在具有显著计算效率优势的基础上,可以获得几乎一样的优化设计。
本发明授权基于分析与设计的连续迭代随机激励下海洋工程结构拓扑优化方法在权利要求书中公布了:1.基于分析与设计的连续迭代随机激励下海洋工程结构拓扑优化方法,其特征在于: 建立具有N维自由度的所述海洋工程结构的动力学模型,所述动力学模型包括若干单元; 根据采用虚拟激励法得到的所述随机激励下的所述动力学模型,将所述N维自由度中第r个自由度的随机位移响应的均方根视为目标函数,得到所述动力学模型的拓扑优化列式: ; 其中,为外部激励的频率的范围;为所划分的第e个单元的设计变量;为第e个单元的体积;优化列式所设立的约束条件为:总体积要小于所设立的体积要求;将目标函数的均方根表示为:在和范围内的所述外部激励下,由自功率谱密度积分求得,用于衡量所述海洋工程结构在所述随机激励下的振动幅度;V为所设立的体积要求;ft为非零值的D维固定随机矢量,其自功率谱密度为维矩阵;R为单位转化矩阵,大小为; 给定每个所述单元的初始设计变量值,根据所述初始设计变量值求解单元刚度矩阵以及单元质量矩阵,并根据自由度编号、坐标转换生成所述动力学模型的总体刚度矩阵K、总体质量矩阵M以及总体阻尼矩阵C; 使用基于分析和设计的连续迭代方法求解所述动力学模型的模态特性,所述模态特性包括固有模态和固有频率; 将所求得的所述固有模态以及所述固有频率带到公式中,其中,表示第n阶模态下的模态向量,为的转置矩阵,表示单位转化向量,表示通过Cholesky分解得到的第k个向量,表示第n个模态下的频域传递函数,伪谐波激励的复指数形式,求解第k个伪谐波下所述海洋工程结构的整体位移响应和第k个伪谐波下所述海洋工程结构第r个自由度的位移响应,采用公式得到所述第r个自由度的位移自功率谱密度值,再计算得到所述目标函数的均方根,从而实现对所述随机激励的响应求解;l是的秩; 采用伴随法方法求解所述目标函数灵敏度,包括根据公式求解所述总体刚度矩阵K、所述总体质量矩阵M以及所述总体阻尼矩阵C对所述初始设计变量的导数;并根据公式,求解P;其中,令,视为伴随向量,P为伴随向量的转置;将所得累加从而得到自功率谱密度对设计变量的导数,按照公式得到; 采用移动渐近线法解决优化问题,设定停止准则为:当相邻两个迭代步骤之间的设计变量的最大差值小于预设值或者迭代步大于预设值时,则终止优化过程;如不满足所述停止准则,则更新所述初始设计变量后返回步骤2继续求解。
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