GB/T 37402-2019仿生學仿生結構優化

ICS07080

A40.

中華人民共和國國家標準

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

仿生學仿生結構優化

Biomimetics—Biomimeticstructuraloptimization

(ISO18459:2015,IDT)

2019-05-10發布2019-12-01實施

國家市場監督管理總局發布

中國國家標準化管理委員會

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

目次

前言

…………………………Ⅰ

引言

…………………………Ⅱ

范圍

1………………………1

規范性引用文件

2…………………………1

術語和定義

3………………1

符號和術語縮寫

4…………………………2

自然界中自我優化原理及因此而被移植的優化方法

5…………………3

方法的運用

6………………5

應用范圍和局限

6.1……………………5

計算機輔助優化

6.2(CAO)……………5

應力控制生長

6.2.1…………………5

收縮

6.2.2……………6

有限元分析在實際中的應用

6.2.3(FEA)…………7

軟區域清除

6.3(SKO)…………………8

軟區域清除法原理

6.3.1……………8

在有限元分析中實施軟區域清除原理

6.3.2………8

軟區域清除法應用實例

6.3.3………………………9

計算機輔助內部優化

6.4(CAIO)……………………11

計算機輔助內部優化法實例彎曲的圓柱體

6.4.1:………………12

拉伸三角形法

6.5………………………13

概述

6.5.1……………13

拉伸三角形節省材料

6.5.2…………14

拉伸三角形優化纖維取向

6.5.3……………………15

拉伸三角形法實例軸肩

6.5.4:……………………16

參考文獻

……………………18

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

前言

本標準按照給出的規則起草

GB/T1.1—2009。

本標準使用翻譯法等同采用仿生學仿生結構優化

ISO18459:2015《》。

與本標準中規范性引用的國際文件有一致性對應關系的我國文件如下

:

機械振動與沖擊建筑物的振動振動測量及其對建筑物影響的評價

———GB/T14124—2009

指南

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

本標準由中國機械工業聯合會提出并歸口

。

本標準起草單位北京機械工業自動化研究所有限公司浙江大學清華大學

:、、。

本標準主要起草人高雪芹黎曉東蘇宏業黃雙喜

:、、、。

Ⅰ

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

引言

仿生優化方法的基礎來源于對自然生物結構及過程的研究所獲取的知識

。

作為優化的一個特殊分支結構優化涉及了部件的理想化設計并同時考慮到目前的邊界條件通

,,。

常被優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避免出現過載和欠載區域鑒于幾乎每一個技

,,。

術性部件都會因為功能原因而在截面即缺口呈現出一些變化而因此導致缺口的變化所以在結構

,,,,,

優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的結構優化中減少缺口形狀因子即缺

。,,

口上面的應力集中因子是通過下面的做法實現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步驟而改變早在世紀年代就已有人

。,。2030

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

(、、),,

使用

。

基于計算機的仿生優化工具例如計算機輔助優化及軟區域清除分別改進了部件

,(CAO)(SKO),

的形態和拓撲結構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后已用

,(FEA)。1990

于工業當中然而使用有限元分析進行優化的這種需求實際上限制了可能用戶的數量因為進行這樣

。,,

的操作需要功能強大的計算機專用軟件和專家于是需要有一種更簡單更快捷的優化方法不僅專

、。,、,

家能夠操作而且設計工程師也能操作正是這一需求最終導致了拉伸三角形法的出現盡管該方法

,“”。

在年才開始開發但已在實際中進行應用其原因在于它易于理解易于應用仿生優化方法的廣

2006,,、。

泛應用加之其相對容易操作用戶便于理解且易于應用使得用戶在設計過程初期即可進行部件優化操

、,

作就拉伸三角形法的使用來說使用計算機輔助設計系統便有可能很容易地實施這種方法

。,(CAD)。

由于每一項優化都意味著對所選載荷狀況進行專業化處理因此服務加載能夠被眾所周知其他

,。

未被考慮進來的載荷條件也許會導致部件承受更大的作用力

。

Ⅱ

GB/T37402—2019/ISO184592015

:

仿生學仿生結構優化

1范圍

本標準指出了仿生結構優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

。

性結構問題本標準中描述的方法均有示例進行說明

。。

依據自然生長的生物模型和通過利用技術性部件有限元法優化方法基于計算機的仿生優

(FEM),

化工具包括計算機輔助優化軟區域清除和計算機輔助內部優化這些方法的

(CAO)、(SKO)(CAIO)。

目的在于能夠減輕部件重量或增強部件能力及延長部件使用期以實現優化材料應用

,。

此外本標準還描述了一個更簡單快捷的拉伸三角形法仿生優化法應用范圍廣泛加之更易于

,“”。,

理解和使用使得用戶在設計過程的早期即可實施部件優化

,。

本標準的目的是讓用戶熟知仿生優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

、,

促進這些方法的廣泛使用以支持可持續發展

。

本標準不僅為設計者開發人員工程師及技術人員也為那些被賦予設計和評估載荷結構任務的

、、,

人員所擬定

。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應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

。,()。

結構可靠性通則

ISO2394(Generalprinciplesonreliabilityforstructures)

機械振動與沖擊建筑物的振動振動測量及其對建筑物影響的評價指南

ISO4866