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龍圖騰網(wǎng)恭喜上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院申請(qǐng)的專(zhuān)利一種基于多尺度有限元的變截面梁設(shè)計(jì)方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN119129339B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-23發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202411239253.4，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/23；該發(fā)明授權(quán)一種基于多尺度有限元的變截面梁設(shè)計(jì)方法是由趙昂;高軍;劉奎;張恒;劉哲設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2024-09-05向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本一種基于多尺度有限元的變截面梁設(shè)計(jì)方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明涉及一種基于多尺度有限元的變截面梁設(shè)計(jì)方法，所述方法包括：首先對(duì)梁模型進(jìn)行宏觀尺度網(wǎng)格的劃分，以此為梁模型的宏觀單元；然后在宏觀梁?jiǎn)卧姆e分點(diǎn)處建立代表體積單元RepresentativeVolumeElement：RVE，并對(duì)RVE進(jìn)行介觀尺度網(wǎng)格的劃分，以此為梁結(jié)構(gòu)的介觀單元；隨后建立宏觀與介觀單元之間的周期邊界條件和平衡方程；接著在介觀單元上建立拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和體積約束，進(jìn)行優(yōu)化；最后得到優(yōu)化后的梁結(jié)構(gòu)。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)單一尺度的非均質(zhì)梁的全有限元拓?fù)鋬?yōu)化方式帶來(lái)的單元數(shù)目多，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、細(xì)節(jié)多、優(yōu)化結(jié)果單一等情況，該方法具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、計(jì)算時(shí)間短，優(yōu)化結(jié)果具有多元性，適用性廣等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明授權(quán)一種基于多尺度有限元的變截面梁設(shè)計(jì)方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種基于多尺度有限元的變截面梁設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：S01、對(duì)梁模型進(jìn)行宏觀尺度網(wǎng)格的劃分，以此為梁模型的宏觀單元；S02、在宏觀單元的積分點(diǎn)處建立RVE模型，并對(duì)RVE進(jìn)行介觀尺度網(wǎng)格的劃分，以此為梁結(jié)構(gòu)的介觀單元；S03、隨后建立宏觀與介觀單元之間的周期邊界條件和平衡方程；S04、在介觀單元上建立拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和體積約束，以便對(duì)梁結(jié)構(gòu)的介觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；S05、最后通過(guò)多次優(yōu)化迭代，獲得了優(yōu)化后的梁結(jié)構(gòu)；在步驟S03中，周期邊界條件如式1所示：式1： ；其中，和分別表示RVE右邊節(jié)點(diǎn)的位移向量以及相對(duì)應(yīng)的左邊節(jié)點(diǎn)的位移向量，和分別表示RVE上邊節(jié)點(diǎn)的位移向量以及相對(duì)應(yīng)的下邊節(jié)點(diǎn)的位移向量，和分別表示RVE沿方向和方向的長(zhǎng)度，表示宏觀單元的節(jié)點(diǎn)位移向量，和分別表示宏觀單元形函數(shù)對(duì)坐標(biāo)和坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)；在多尺度分析中，由于無(wú)法直接獲得宏觀單元的本構(gòu)關(guān)系，根據(jù)Hill-Mandel原理可將宏觀單元的內(nèi)部虛功轉(zhuǎn)化為介觀單元的內(nèi)部虛功，這樣就建立起了梁的DirectFE2多尺度有限元模型；式2： ；其中，為RVE內(nèi)部虛功，和分別為高斯積分點(diǎn)處的權(quán)重和雅可比行列式，為梁的橫截面面積，為RVE的虛應(yīng)變，為RVE的應(yīng)力；在步驟S03中，建立平衡方程過(guò)程中基于Hill-Mandel原理對(duì)RVE的剛度進(jìn)行縮放，縮放的系數(shù)根據(jù)下式確定： ；其中為縮放的系數(shù)，為RVE所在的高斯積分點(diǎn)的權(quán)重，為RVE所在的高斯積分點(diǎn)處的雅可比行列式的值,為梁的橫截面面積，為高斯積分點(diǎn)處的RVE的體積。

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