(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111331490.X (22)申请日 2021.11.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114004032 A (43)申请公布日 2022.02.01 (73)专利权人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 钱林方　陈龙淼　汤劲松　徐亚栋　 陈光宋　刘永吉　周梦笛　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 汪清 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 112100774 A,2020.12.18 CN 112182929 A,2021.01.0 5 US 20180 01938 A1,2018.01.04 EP 3734477 A1,2020.1 1.04 CN 110210093 A,2019.09.0 6 陈龙淼等.某车载榴弹炮车身在炮口冲击波 作用下动态响应分析. 《弹道学报》 .20 06,(第01 期), 审查员 齐蓓蓓 (54)发明名称 一种抗冲击载荷的板梁组合结构优化设计 方法 (57)摘要 本发明提出了一种抗冲击载荷的板梁组合 结构优化设计方法， 首先确定并初始化优化变 量， 分别是板厚度和梁截面尺寸及梁数量； 其次 根据有限元理论分别组装板和梁的刚度矩 阵及 质量矩阵； 根据位移协调关系将梁的刚度和质量 矩阵等效为板的刚度和质量矩阵； 再求解动力学 控制方程； 然后判断是否满足约束条件及收敛条 件， 若不满足则更新变量， 回到第二步； 同时满足 约束和收敛条件， 则停止优化， 得到优化的设计 参数变量值。 根据本发明设计得到的板梁组合结 构， 能够保证刚强度抵抗冲击载荷作用， 同时极 大地减轻结构质量。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114004032 B 2022.07.22 CN 114004032 B 1.一种抗冲击载荷的板梁组合结构优化设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤: 步骤1、 确定并初始化优化变量， 分别是板厚度tb， 梁截面尺寸 参数xl和梁的数量 ni； 步骤2、 沿不同方向等间隔布置梁， 划分网格， 根据有限元理论分别组装板和梁的刚度 矩阵及质量矩阵； 板单 元刚度矩阵 和质量矩阵 分别为： 其中Nb为板单元总数， 为板的第e个单元的刚度矩阵， 为板的第e个单元的质量 矩阵； 梁单元刚度矩阵 和质量矩阵 分别为： 其中Nl为梁单元总数， 为梁的第e个单元的刚度矩阵， 为梁的第e个单元的质量 矩阵； 步骤3、 根据位移协调关系将梁的刚度和质量矩阵等效为板的梁刚度和质量矩阵； 分别 为： 其中 分别为梁的第e个单 元的等效刚度矩阵和质量矩阵； 其中： 其中， 为梁的中心线到 板的距离； 步骤4、 求 解动力学控制方程； 动力学控制方程 为： 其中， d表示结构位移向量， 表示加速度向量， M为板梁组合结构的质量矩阵， K为板梁权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114004032 B 2组合结构的刚度矩阵， F为冲击载荷向量， Kb为板的刚度矩阵， Mb为板的质量矩阵， 分别为等效为板的梁刚度矩阵和质量矩； 步骤5、 判断是否满足约束条件及收敛 条件， 若不满足则更新变量， 回到步骤2； 步骤6、 同时满足约束和收敛 条件， 则停止优化， 得到优化的设计参数变量 值。 2.根据权利要求1所述的抗冲击载荷的板梁组合结构优化设计方法， 其特 征在于， 得到优化模型： 优化变量： {tb xl ni} 模型： 约束： 其中， tb为记板， xl为梁截面尺寸参数， ni为第i个方向布置梁数量； m是最小化结构质 量； Sb表示板平面尺寸， ρb为板结构密度， ρl为梁结构密度， Sl为梁截面的截面积， M为板梁组 合结构的质量矩阵， d表示结构位移向量， K为板梁组合结构的刚度 矩阵， F为冲击载荷向量， σVonmax为求解动力学控制方程得到的最大等效应力， wmax为求解动力学控制方程得到的最大 挠度， [σb]和[wb]分别为最大等效应力和最大挠度的许用值。 3.根据权利要求1所述的一种抗冲击载荷的板梁组合结构优化设计方法， 其特征在于， 约束条件为： 最大等效应力σVonmax和最大挠度wmax不超过对应的许用值[σb]和[wb]： σVonmax≤[σb]， wmax≤[wb] 收敛条件为： 目标函数 满足优化 算法收敛 条件； 其中Sb表示板平面尺寸， ρb为板结构密度， ρl为梁结构密度， 对应第i个方向的单个梁长 为li。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114004032 B 3