(19)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 20221073945 6.4 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 重庆交通大 学 地址 400074 重庆市南岸区学府大道6 6号 (72)发明人 闫凯波　陆思思　董绍江　余腾伟　 张霞　王潘　倪伟韬　段辉　 包宏立　 (74)专利代理 机构 湖南盈奥知识产权代理事务 所(普通合伙) 43282 专利代理师 姚瑶 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于无量纲动力学响应的等效结构参数设 计方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于无量纲动力学响应 的等效结构参数设计方法及系统， 本发明的技术 方案将无量纲分析引入到多尺度结构的动力学 响应等效方法中， 并发现若存在一个结构， 其无 量纲形式的动力学响应与原结构的无量纲形式 的动力学响应一致， 则该结构与原结构的动力学 响应可实现等效。 进而本发明的设计方法基于等 效结构与原结构的无量纲形式的动力学响应对 应一致或接近的原则构建无量纲数学分析模型， 然后利用所述无量纲数学分析模 型、 原结构以及 等效结构的相关已知参数计算出等效结构的未 知设计参数。 从而基于上述设计方法， 本发明解 决了材料、 几何畸变下等效结构的设计难点， 提 高了设计效率， 尤其极大提高了在寻求轻量化材 料或结构过程的整体效率。 权利要求书3页 说明书22页 附图2页 CN 114925581 A 2022.08.19 CN 114925581 A 1.一种基于无量纲动力学响应的等效结构参数设计方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 根据工况要求以及所求的设计参数构建原结构的动力平衡方程， 获得原结构的动力学 响应， 其中， 所求的设计参数至少是包括受材料畸变或几何畸变或材料更新影响的设计参 数； 构建所述原结构的等效结构的动力平衡方程， 获得等效结构的动力学响应； 基于等效结构与所述原结构的无量纲形式的动力学响应对应一致或接近的原则构建 所述等效结构与所述原结构之间的无量纲数 学分析模型； 其中， 所述无量纲数学分析模型是以等效结构与原结构的无量纲形式的动力学响应完 全等效构建的等效方程， 或以等效结构与 原结构的无量纲形式的动力学响应的绝对差值最 小为目标构建的多目标优化模型； 利用所述无量纲数学分析模型以及所述原结构、 等效结构的已知参数计算出等效结构 的设计参数， 所述设计参数包括： 材 料属性参数和/或几何结构参数。 2.根据权利要求1所述的等效结构参数设计方法， 其特征在于： 所述无量纲数学分析模 型中的等效方程表示 为： 所述多目标优化模型中所述目标表示 为： min π ＝min[| π1‑π1'|,...,| πj‑π'j|] 其中， π1、 πj是所述原结构上根据工况要求所需等效的第1个、 第j个无量纲形式的动力 学响应； π1'、 π'j是所述等效结构上对应第1个、 第j个无量纲形式的动力学响应。 3.根据权利要求1所述的等效结构参数设计方法， 其特征在于： 所述动力学响应是依据 工况要求选择 的一类或多类动力学参数 的组合， 所述动力学参数 的类型至少包括位移、 应 变和应力。 4.根据权利要求1所述的等效结构参数设计方法， 其特征在于： 所述原结构为薄壳单 元、 或薄板单 元、 或薄板单 元和薄壳单 元组合而成； 其中， 所述薄壳单 元为纯曲面结构， 所述薄板单 元为纯平直结构。 5.根据权利要求4所述的等效结构参数设计方法， 其特征在于： 所述薄板单元对应位 移、 应变、 应力的无量纲形式的动力学响应表示 为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114925581 A 2其中， u,v为薄板在中性面上x、 y方向的位移， z为薄板在z方向的位移， w为薄板的挠度， εx, εy为薄板在x、 y方向的正应变， εxy为薄板的切应变， σx, σy为薄板在x、 y方向的正应力， τxy 为薄板的切应力， E为薄板材 料的弹性模量， μ为泊松比。 6.根据权利要求4所述的等效结构参数设计方法， 其特征在于： 所述薄壳单元对应位 移、 应变、 应力的无量纲形式的动力学响应表示 为： 其中， u,v,w为薄壳在x,y,z三个方向的位移， Umn,Vmn,Wmn是薄壳在α, β,γ三个方向的位权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114925581 A 3