GB/T 37402-2019仿生學(xué)仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化

ICS07080

A40.

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

仿生學(xué)仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化

Biomimetics—Biomimeticstructuraloptimization

(ISO18459:2015,IDT)

2019-05-10發(fā)布2019-12-01實(shí)施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

目次

前言

…………………………Ⅰ

引言

…………………………Ⅱ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術(shù)語和定義

3………………1

符號和術(shù)語縮寫

4…………………………2

自然界中自我優(yōu)化原理及因此而被移植的優(yōu)化方法

5…………………3

方法的運(yùn)用

6………………5

應(yīng)用范圍和局限

6.1……………………5

計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化

6.2(CAO)……………5

應(yīng)力控制生長

6.2.1…………………5

收縮

6.2.2……………6

有限元分析在實(shí)際中的應(yīng)用

6.2.3(FEA)…………7

軟區(qū)域清除

6.3(SKO)…………………8

軟區(qū)域清除法原理

6.3.1……………8

在有限元分析中實(shí)施軟區(qū)域清除原理

6.3.2………8

軟區(qū)域清除法應(yīng)用實(shí)例

6.3.3………………………9

計(jì)算機(jī)輔助內(nèi)部優(yōu)化

6.4(CAIO)……………………11

計(jì)算機(jī)輔助內(nèi)部優(yōu)化法實(shí)例彎曲的圓柱體

6.4.1:………………12

拉伸三角形法

6.5………………………13

概述

6.5.1……………13

拉伸三角形節(jié)省材料

6.5.2…………14

拉伸三角形優(yōu)化纖維取向

6.5.3……………………15

拉伸三角形法實(shí)例軸肩

6.5.4:……………………16

參考文獻(xiàn)

……………………18

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照給出的規(guī)則起草

GB/T1.1—2009。

本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用仿生學(xué)仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化

ISO18459:2015《》。

與本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用的國際文件有一致性對應(yīng)關(guān)系的我國文件如下

:

機(jī)械振動(dòng)與沖擊建筑物的振動(dòng)振動(dòng)測量及其對建筑物影響的評價(jià)

———GB/T14124—2009

指南

(ISO4866:1990/Amd.2:1996,IDT)

本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出并歸口

。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司浙江大學(xué)清華大學(xué)

:、、。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人高雪芹黎曉東蘇宏業(yè)黃雙喜

:、、、。

Ⅰ

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

引言

仿生優(yōu)化方法的基礎(chǔ)來源于對自然生物結(jié)構(gòu)及過程的研究所獲取的知識

。

作為優(yōu)化的一個(gè)特殊分支結(jié)構(gòu)優(yōu)化涉及了部件的理想化設(shè)計(jì)并同時(shí)考慮到目前的邊界條件通

,,。

常被優(yōu)化的屬性包括重量載荷能力剛度或壽命其目的在于通過使屬性的值最大化或最小化而優(yōu)化

、、。

其中一種或多種屬性

。

總的來說最理想的是盡可能完美地使用物料同時(shí)避免出現(xiàn)過載和欠載區(qū)域鑒于幾乎每一個(gè)技

,,。

術(shù)性部件都會因?yàn)楣δ茉蚨诮孛婕慈笨诔尸F(xiàn)出一些變化而因此導(dǎo)致缺口的變化所以在結(jié)構(gòu)

,,,,,

優(yōu)化中最大程度地減小缺口的承重力就顯得尤為重要在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中減少缺口形狀因子即缺

。,,

口上面的應(yīng)力集中因子是通過下面的做法實(shí)現(xiàn)的要么選擇缺口的最大曲度半徑要么利用缺口的相

,:,

互作用并增加卸荷槽但是缺口的形狀并不會由于這個(gè)步驟而改變早在世紀(jì)年代就已有人

。,。2030

提出使用其他的缺口形狀波特曲線橢圓對數(shù)螺旋等的建議但并未在技術(shù)中廣泛應(yīng)用只是被偶爾

(、、),,

使用

。

基于計(jì)算機(jī)的仿生優(yōu)化工具例如計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化及軟區(qū)域清除分別改進(jìn)了部件

,(CAO)(SKO),

的形態(tài)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從而通過使用有限元分析使受力得以均衡這些工具自年出現(xiàn)后已用

,(FEA)。1990

于工業(yè)當(dāng)中然而使用有限元分析進(jìn)行優(yōu)化的這種需求實(shí)際上限制了可能用戶的數(shù)量因?yàn)檫M(jìn)行這樣

。,,

的操作需要功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)專用軟件和專家于是需要有一種更簡單更快捷的優(yōu)化方法不僅專

、。,、,

家能夠操作而且設(shè)計(jì)工程師也能操作正是這一需求最終導(dǎo)致了拉伸三角形法的出現(xiàn)盡管該方法

,“”。

在年才開始開發(fā)但已在實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用其原因在于它易于理解易于應(yīng)用仿生優(yōu)化方法的廣

2006,,、。

泛應(yīng)用加之其相對容易操作用戶便于理解且易于應(yīng)用使得用戶在設(shè)計(jì)過程初期即可進(jìn)行部件優(yōu)化操

、,

作就拉伸三角形法的使用來說使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)便有可能很容易地實(shí)施這種方法

。,(CAD)。

由于每一項(xiàng)優(yōu)化都意味著對所選載荷狀況進(jìn)行專業(yè)化處理因此服務(wù)加載能夠被眾所周知其他

,。

未被考慮進(jìn)來的載荷條件也許會導(dǎo)致部件承受更大的作用力

。

Ⅱ

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

仿生學(xué)仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)指出了仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的功能和范圍這些方法涉及的是靜載荷及疲勞載荷條件下的線

。

性結(jié)構(gòu)問題本標(biāo)準(zhǔn)中描述的方法均有示例進(jìn)行說明

。。

依據(jù)自然生長的生物模型和通過利用技術(shù)性部件有限元法優(yōu)化方法基于計(jì)算機(jī)的仿生優(yōu)

(FEM),

化工具包括計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化軟區(qū)域清除和計(jì)算機(jī)輔助內(nèi)部優(yōu)化這些方法的

(CAO)、(SKO)(CAIO)。

目的在于能夠減輕部件重量或增強(qiáng)部件能力及延長部件使用期以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化材料應(yīng)用

,。

此外本標(biāo)準(zhǔn)還描述了一個(gè)更簡單快捷的拉伸三角形法仿生優(yōu)化法應(yīng)用范圍廣泛加之更易于

,“”。,

理解和使用使得用戶在設(shè)計(jì)過程的早期即可實(shí)施部件優(yōu)化

,。

本標(biāo)準(zhǔn)的目的是讓用戶熟知仿生優(yōu)化方法可作為有效工具來延長部件的使用期減少部件重量并

、,

促進(jìn)這些方法的廣泛使用以支持可持續(xù)發(fā)展

。

本標(biāo)準(zhǔn)不僅為設(shè)計(jì)者開發(fā)人員工程師及技術(shù)人員也為那些被賦予設(shè)計(jì)和評估載荷結(jié)構(gòu)任務(wù)的

、、,

人員所擬定

。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本文

。,

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改單適用于本文件

。,()。

結(jié)構(gòu)可靠性通則

ISO2394(Generalprinciplesonreliabilityforstructures)

機(jī)械振動(dòng)與沖擊建筑物的振動(dòng)振動(dòng)測量及其對建筑物影響的評價(jià)指南

ISO4866