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龍圖騰網(wǎng)獲悉合肥工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專利一種低碳約束下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115712963B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-12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)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211465771.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/17；該發(fā)明授權(quán)一種低碳約束下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法是由張雷;馮家樂;曾靜;耿笑榮;黃浚愷;李笑芝設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-11-22向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種低碳約束下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種低碳約束下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于以典型拓?fù)鋬?yōu)化方法為基礎(chǔ)，構(gòu)建以碳排放限值為低碳約束條件、結(jié)構(gòu)柔度為目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化模型。通過分析未來全球人為溫室氣體減排率與大氣CO2濃度間的關(guān)聯(lián)，建立溫室氣體減排率與結(jié)構(gòu)設(shè)定使用年份之間的函數(shù)關(guān)系，在結(jié)構(gòu)的使用壽命內(nèi)，通過溫室氣體減排率與初始碳排放值積累得到結(jié)構(gòu)在使用壽命期間的碳排放總值，根據(jù)結(jié)構(gòu)使用壽命期間的目標(biāo)溫室氣體減排率設(shè)置碳排放最大值，以此作為拓?fù)鋬?yōu)化的低碳約束條件，構(gòu)建低碳約束下的拓?fù)鋬?yōu)化模型。本發(fā)明將溫室氣體減排率與碳排放間建立聯(lián)系，分析得到結(jié)構(gòu)碳排放限值并轉(zhuǎn)化為低碳約束條件，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，得到碳排放低的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。

本發(fā)明授權(quán)一種低碳約束下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種低碳約束下的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于，所述方法實(shí)現(xiàn)步驟如下： 步驟一：定義目標(biāo)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工作條件、設(shè)計(jì)域，設(shè)置邊界條件，確定結(jié)構(gòu)受力點(diǎn)以及計(jì)算所受載荷； 步驟二：采用變密度法以單元的相對(duì)密度為設(shè)計(jì)變量，以結(jié)構(gòu)的柔度最小為優(yōu)化目標(biāo)，以結(jié)構(gòu)碳排放限值為約束條件，建立拓?fù)鋬?yōu)化模型； 步驟三：將初始設(shè)計(jì)域離散成nelx×nely個(gè)有限元單元，通過變密度法引入中間密度單元，設(shè)定懲罰因子、過濾半徑，初始化設(shè)計(jì)變量； 步驟四：采用改進(jìn)的固體各向同性材料懲罰模型對(duì)單元的彈性模量進(jìn)行計(jì)算，得到單元的剛度矩陣，組裝得到結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣，在設(shè)定的邊界條件和載荷下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，計(jì)算得到單元節(jié)點(diǎn)的位移； 步驟五：累加每個(gè)有限元單元的碳排放，得到結(jié)構(gòu)總體碳排放，求解目標(biāo)柔度函數(shù)以及結(jié)構(gòu)總體碳排放約束對(duì)于設(shè)計(jì)變量的靈敏度； 步驟六：構(gòu)造目標(biāo)模型的拉格朗日函數(shù)，使最優(yōu)解滿足庫爾塔克條件，即K-T條件，運(yùn)用靈敏度過濾方法調(diào)整目標(biāo)柔度函數(shù)及低碳約束條件的靈敏度，采用優(yōu)化準(zhǔn)則法得到設(shè)計(jì)變量的啟發(fā)式更新格式，更新設(shè)計(jì)變量； 步驟七：判斷結(jié)果是否滿足優(yōu)化收斂條件，若不滿足則轉(zhuǎn)至步驟四，并依次進(jìn)行迭代計(jì)算；若滿足，則終止拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)程，獲得滿足低碳約束的拓?fù)鋬?yōu)化模型； 所述的拓?fù)鋬?yōu)化模型為： 其中，為材料單元的相對(duì)密度；為設(shè)計(jì)空間；為結(jié)構(gòu)的柔度；為結(jié)構(gòu)的位移向量；為結(jié)構(gòu)的剛度矩陣；為結(jié)構(gòu)的力向量；為結(jié)構(gòu)的碳排放值；為設(shè)定的結(jié)構(gòu)最大全球變暖潛能值；為材料單元相對(duì)密度的最小值，取一個(gè)接近0的較小值，可以防止單元?jiǎng)偠染仃嚻娈悾?所述的結(jié)構(gòu)碳排放計(jì)算方法如下： 式中，為結(jié)構(gòu)中包含第種材料單元的相對(duì)密度；為第種材料單元的體積；為第種材料的密度；為第種材料的碳排放因子；為單元個(gè)數(shù)；為材料的種類數(shù)。

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