(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 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111506028.9 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 张志飞　范维春　黄宇　贺岩松　 (74)专利代理 机构 重庆缙云专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 50237 代理人 王翔　马健 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/14(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 基于离散小波变换的连续体 拓扑优化方法 (57)摘要 发明提供基于离散小波变换的连续体拓扑 优化方法。 该方法包括确定连续体结构的设计参 数、 建立拓扑优化数学模型、 对优化问题进行转 化、 对优化问题进行求解和得到连续体结构拓扑 优化结果。 该方法采用离散小波变换方法结合连 续体拓扑优化变密度法， 实现设计变量的压缩， 使拓扑优化的求解效率有大幅提高， 同时目标函 数值也在可接受范围内。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114417517 A 2022.04.29 CN 114417517 A 1.基于离散小波变换的连续体拓扑优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)确定连续体结构的设计参数； 其中， 所述设计参数包括设计域尺寸、 结构边界条件以 及实际承载工况； 2)建立拓扑优化数学模型； 所述拓扑优化数学模型采用变密度法描述设计变量； 所述 拓扑优化数学模型在满足结构体积约束条件下， 以结构柔顺度最小化为 目标； 在给定的外 荷载和边界条件下， 寻求结构在设计区域内满足最佳传力路径所对应的最佳材料分布形 式； 建立的连续体结构拓扑优化数 学模型为： 式中， ρ 为单元虚拟密度； c为结构柔顺度； U为全局位移向量； F为全局载荷向量； K为全 局刚度矩阵； ue为单元位移向量； K0为对应单位杨氏模量的单元刚度矩阵； V( ρ )为材料的体 积； V0为设计域的体积； f为预设的体积率； 3)基于二维Mallat算法， 利用离散小波变换方法对优化问题进行转化； 推导灵敏度信 息以及转 化设计变量的取值范围； 4)采用序列二次规划算法对优化问题进行求解； 基于设定的迭代循环体系及收敛条 件， 对设计 变量进行 更新及最优解的输出； 5)得到连续体结构拓扑优化结果。 2.根据权利要求1所述的基于离散小波变换的连续体拓扑优化方法， 其特征在于： 步骤 3)中， 将单元虚拟密度ρ 等效为像素g； 采用离散小波变换中的Mallat快速算法对像素g进行 转换， 得到频域中的低频分量G， 并将低频分量G作为设计 变量。 3.根据权利要求2所述的基于离散小波变换的连续体拓扑优化方法， 其特征在于， 步骤 4)具体包括以下步骤： 4.1)将得到的柔顺度、 结构体积以及柔顺度和结构体积对设计变量的灵敏度信息作为 序列二次规划法的输入条件， 对 优化问题进行求 解， 并进行设计 变量的更新； 4.2)采用逆向离散小波变换对更新后的低频分量G进行转换， 得到更新后的像素值g， 并根据像素值g计算目标函数和约束函数； 4.3)判断设计变量的变化情况是否满足收敛条件； 若不满足收敛条件， 则转向步骤 4.1)； 若满足收敛 条件， 则停止优化过程。 4.根据权利要求1所述的基于离散小波变换的连续体拓扑优化方法， 其特征在于： 步骤 5)中， 连续体结构拓扑优化结果包括结构最优拓扑构型和结构柔 顺度迭代曲线。 5.基于离散小波变换的连续体拓扑优化装置， 其特征在于： 包括前处理模块、 求解器模 块和后处理模块； 所述前处理模块中存储有前处理函数； 所述求解器模块中存储有拓扑优 化数学模 型、 敏度分析函数、 敏度过滤函数和设计变量更新函数； 所述后处理模块中存储有 后处理函数； 所述求解器模块被处理器执行时， 用于实现权利要求1～4中任意一种基于离权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114417517 A 2散小波变换的连续体拓扑优化方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114417517 A 3