华中科技大学聂涛获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利基于H积滤波的等几何拓扑优化方法、装置、设备及介质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:CN119400322B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10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:202411523051.2,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权基于H积滤波的等几何拓扑优化方法、装置、设备及介质是由聂涛;夏兆辉;刘健力;范洪硕;林怡萍;张瑞辰;张韬设计研发完成,并于2024-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于H积滤波的等几何拓扑优化方法、装置、设备及介质在说明书摘要公布了:本申请提供一种基于H积滤波的等几何拓扑优化方法、装置、设备及介质,涉及结构拓扑优化技术领域,根据待优化结构的模型构建参数信息,以待优化结构的控制点相对密度作为设计变量,以结构柔度最小为优化目标,以材料的体积分数为约束,构建预设等几何拓扑优化模型,并计算预设等几何拓扑优化模型的灵敏度,基于灵敏度采用优化准则法对设计变量进行更新,直至满足预设收敛条件,基于获得的目标等几何拓扑优化模型,获取目标单元密度分布以及目标拓扑构型。通过将约束条件引入到设计变量的滤波过程中,解决了在拓扑优化中引入大量约束的问题,在不增加优化问题复杂度以及损耗结构性能的同时,能够显式地获得满足拔模约束的优化结果。
本发明授权基于H积滤波的等几何拓扑优化方法、装置、设备及介质在权利要求书中公布了:1.一种基于H积滤波的等几何拓扑优化方法,其特征在于,包括: 根据待优化结构的模型构建参数信息,以待优化结构的控制点相对密度作为设计变量,以结构柔度最小为优化目标,以材料的体积分数为约束,构建所述待优化结构的预设等几何拓扑优化模型; 计算所述预设等几何拓扑优化模型的灵敏度; 基于所述灵敏度采用优化准则法对所述预设等几何拓扑优化模型的设计变量进行更新,直至满足预设收敛条件,获得目标等几何拓扑优化模型; 基于所述目标等几何拓扑优化模型,获取目标单元相对密度分布以及目标拓扑构型; 所述根据待优化结构的模型构建参数信息,以待优化结构的控制点相对密度作为设计变量,以结构柔度最小为优化目标,以材料的体积分数为约束,构建所述待优化结构的预设等几何拓扑优化模型,包括: 基于等几何分析模型,根据所述控制点相对密度获取所述待优化结构的第一单元相对密度; 对所述第一单元相对密度进行H积滤波和阈值投影处理,获得所述待优化结构的第二单元相对密度; 基于等几何分析模型,根据所述第二单元相对密度获取所述待优化结构的杨氏弹性模量; 基于所述模型构建参数信息、所述控制点相对密度、第二单元相对密度和所述杨氏弹性模量,以待优化结构的控制点相对密度作为设计变量,以结构柔度最小为优化目标,以材料的体积分数为约束,构建所述待优化结构的预设等几何拓扑优化模型; 所述模型构建参数信息还包括H积核、投影曲率控制参数和投影阈值;相应地,所述对所述第一单元相对密度进行H积滤波和阈值投影处理,获得所述待优化结构的第二单元相对密度,包括: 根据公式: 对所述第一单元相对密度进行H积滤波,获得所述待优化结构的中间单元相对密度;其中,为所述待优化结构的中间单元相对密度,Θ为H积核,Ρi为与所述H积核大小一致的单元相对密度矩阵,其中央位置为单元i的第一相对密度ρi,其他位置的值为单元i在所述待优化结构中相邻其他单元的第一相对密度,运算符·表示矩阵的H积Hadamard积,即相同位置元素相乘; 根据公式: 对中间单元相对密度进行阈值投影处理,获得所述待优化结构的第二单元相对密度;其中,为所述待优化结构的第二单元相对密度,β为投影曲率控制参数,δ为投影阈值,为所述待优化结构的中间单元相对密度。
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