本发明专利技术公开了一种人工干预过程的拓扑优化方法、系统、计算机设备和存储介质，该方法包括：分析优化对象模型，确定模型的应力边界条件和位移边界条件；在交互界面输入所述应力边界条件和位移边界条件，并开始迭代优化；通过暂停干预终止迭代步并保存当前优化结果；对优化结果进行人工干预，干预结束后保存干预结果；将干预后的结果重新代入迭代步进行优化；经过一次或数次干预后，经过一次或数次干预后，程序终止，输出最终的优化结果同时计算出目标函数值，并以所述优化结果作为建模的底图，经过处理后即可交付打印。本发明专利技术提供的方法，通过人工干预的迭代优化，使优化出的结果有更强的实际参考价值。有更强的实际参考价值。有更强的实际参考价值。
Topology optimization method, system, equipment and storage medium of manual intervention process
【技术实现步骤摘要】
人工干预过程的拓扑优化方法、系统、设备和存储介质
[0001]本专利技术属于结构设计领域，具体涉及一种人工干预过程的拓扑优化方法、系统、计算机设备和存储介质。
技术介绍
[0002]采用拓扑优化的方法进行结构设计已经是一个相当经典且屡经实践的理念，本专利基于同样的理念，通过MATLAB中的guide编译器对传统的拓扑优化流程进行了修改，使其可以进行人工干预。
[0003]在MATLAB的命令行窗口中键入guide可以打开GUIDE(Graphical User Interfaces Development Environment)，可以将Guide看作是一个简单的交互界面应用程序的开发向导，利用它可以使用鼠标方便地在窗体上添加各种各样的控件并且负责生成一个m文件，m文件中定义了各个控件的回调函数，简化了交互界面应用程序的开发。
[0004]如今的拓扑优化算法日渐成熟，有些已经被应用在商业软件内，但是在实际结构设计的应用过程中，用户几乎没有办法进行过程上的调整，即对拓扑优化过程上的干预，导致了优化结果的参考价值不大，甚至仅用作“概念设计”，对结构设计进行一个找形上的指导，导致拓扑优化在结构设计中的参考价值并不高。
技术实现思路
[0005]为了解决用户无法对优化过程进行干预的缺陷，本专利技术提供了一种人工干预过程的拓扑优化方法、系统、计算机设备和存储介质，该方法基于MATLAB上自带的Guide功能，通过对拓扑优化过程进行调整和干预，使优化出的结果有更强的实际参考价值，同时基于优化过程中保存的中间结果，也可以用来研究更为细致的优化演变过程。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种人工干预过程的拓扑优化方法。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种人工干预过程的拓扑优化系统。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提供一种计算机设备。
[0009]本专利技术的第四个目的在于提供一种存储介质。
[0010]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0011]一种人工干预过程的拓扑优化方法，所述方法包括：
[0012]分析优化对象模型，确定模型的应力边界条件和位移边界条件；
[0013]在交互界面输入所述应力边界条件和位移边界条件，并开始迭代优化；
[0014]通过暂停干预终止迭代步并保存当前优化结果；
[0015]对优化结果进行人工干预，包括增添任意形状的优化结果使其参与下一迭代步的优化、增添或去除任意形状的不可优化构件、去除任意形状的优化结果使其参与下一迭代步的优化，干预结束后保存干预结果；
[0016]将干预后的结果重新代入迭代步进行优化；
[0017]经过一次或数次干预后，程序终止，输出最终的优化结果同时计算出目标函数值，
并以所述优化结果作为建模的底图，经过处理后即可交付打印。
[0018]进一步的，迭代优化的算法包括但不限于水平集法、变密度法或双向渐进法优化算法。
[0019]进一步的，人工干预对优化结果进行的调整包括两种：
[0020]一种是将人工干预加入之后的优化迭代中被优化掉的调整操作；
[0021]另一种是将人工干预加入之后的优化迭代中且无法被优化掉的调整操作，即在优化过程中增添不可设计域。
[0022]进一步的，人工干预的实现是通过鼠标回调函数，在鼠标按下并移动的时候，记录光标经过位置的散点坐标，当鼠标抬起的时候结束采集数据，从而获得坐标的矩阵；
[0023]根据矩阵中的坐标值，调整优化结果，具体为：
[0024]将光标变为画图的笔刷，并记录下笔刷中心经过的坐标值，以进行下一步的处理。
[0025]进一步的，对优化结果进行干预的同时，调整干预范围，即调整笔刷的粗细。
[0026]进一步的，对优化结果进行调整的原理包括：
[0027]对于变密度法或双向渐进法：
[0028]根据记录的坐标，通过调整笔刷半径范围内所有整数坐标点对应的相对密度进行干预，包括：
[0029]若材料相对密度大于1，对应加入下一步迭代优化但不能被优化掉的部分；
[0030]若材料相对密度小于0，则擦除掉记录的坐标；
[0031]若材料相对密度接近且小于1，则对应加入下一步迭代优化并有可能被优化掉的部分；
[0032]对于水平集法：
[0033]根据记录的坐标，通过调整笔刷半径范围内所有整数坐标点对应的函数值进行干预，包括：
[0034]若函数值大于1，对应加入下一步迭代优化但不能被优化掉的部分；
[0035]若函数值小于0，则擦除掉记录的坐标；
[0036]若函数值接近且小于1，则对应加入下一步迭代优化并有可能被优化掉的部分。
[0037]进一步的，通过暂停干预终止迭代步，包括：
[0038]优化过程包括多次迭代，在迭代的过程中，通过if语句控制暂停的全局变量；
[0039]通过暂停干预改变全局变量的值，进而终止迭代步。
[0040]本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0041]一种人工干预过程的拓扑优化系统，所述系统包括：
[0042]边界条件获取模块，用于分析优化对象模型，确定模型的应力边界条件和位移边界条件；
[0043]迭代优化模块，用于在交互界面输入所述应力边界条件和位移边界条件，并开始迭代优化；
[0044]优化结果保存模块，用于通过暂停干预终止迭代步并保存当前优化结果；
[0045]人工干预模块，用于对优化结果进行人工干预，包括增添任意形状的优化结果使其参与下一迭代步的优化、增添或去除任意形状的不可优化构件、去除任意形状的优化结果使其参与下一迭代步的优化，干预结束后保存干预结果；
[0046]重新迭代优化模块，用于将干预后的结果重新代入迭代步进行优化；
[0047]最终优化结果获取模块，用于经过一次或数次干预后，程序终止，输出最终的优化结果同时计算出目标函数值，并以所述优化结果作为建模的底图，经过处理后即可交付打印。
[0048]本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0049]一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的拓扑优化方法。
[0050]本专利技术的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0051]一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的拓扑优化方法。
[0052]本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0053]本专利技术利用MATLAB上自带的Guide界面，对优化算法进行用户交互界面的设计，并且增添了中断程序调整优化结果，达到人工干预优化过程的目的。目前已经集成进商业软件中的优化算法和正在开发中的优化算法，都没有对优化过程进行干预这一功能，导致有些优化出来的结果仍然有不合常理的部分，且除了重新设定边界条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种人工干预过程的拓扑优化方法，其特征在于，所述方法包括：分析优化对象模型，确定模型的应力边界条件和位移边界条件；在交互界面输入所述应力边界条件和位移边界条件，并开始迭代优化；通过暂停干预终止迭代步并保存当前优化结果；对优化结果进行人工干预，包括增添任意形状的优化结果使其参与下一迭代步的优化、增添或去除任意形状的不可优化构件、去除任意形状的优化结果使其参与下一迭代步的优化，干预结束后保存干预结果；将干预后的结果重新代入迭代步进行优化；经过一次或数次干预后，程序终止，输出最终的优化结果同时计算出目标函数值，并以所述优化结果作为建模的底图，经过处理后即可交付打印。2.根据权利要求1所述的拓扑优化方法，其特征在于，迭代优化的算法包括但不限于水平集法、变密度法或双向渐进法优化算法。3.根据权利要求1所述的拓扑优化方法，其特征在于，人工干预对优化结果进行的调整包括：将人工干预加入之后的优化迭代中被优化掉的调整操作；将人工干预加入之后的优化迭代中且无法被优化掉的调整操作，即在优化过程中增添不可设计域。4.根据权利要求3所述的拓扑优化方法，其特征在于，人工干预的实现是通过鼠标回调函数，在鼠标按下并移动的时候，记录光标经过位置的散点坐标，当鼠标抬起的时候结束采集数据，从而获得坐标的矩阵；根据矩阵中的坐标值，调整优化结果，具体为：将光标变为画图的笔刷，并记录下笔刷中心经过的坐标值，以选取坐标点指定半径内的坐标点，即进行人工干预区域的选择。5.根据权利要求3所述的拓扑优化方法，其特征在于，对优化结果进行干预的同时，调整干预范围，即调整笔刷的粗细。6.根据权利要求3所述的拓扑优化方法，其特征在于，对优化结果进行调整的原理包括：对于变密度法或双向渐进法：根据记录的坐标，通过调整笔刷半径范围内所有整数坐标点对应的相对密度进行干预，包括：若材料相对密度大于1，对应加入下一步迭代优化但不能被优化掉的部分；若材料相对密度小于0，则擦除...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏鹏，刘晋嘉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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