(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210714499.7 (22)申请日 2022.06.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114792037 A (43)申请公布日 2022.07.26 (73)专利权人 华中科技大 学 地址 430000 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 周奇　蒋平　张立丽　刘华坪　 程远胜　胡杰翔　黄旭丰　龚林涛　 罗荣敏　 (74)专利代理 机构 武汉红观 专利代理事务所 (普通合伙) 42247 专利代理师 陈凯(51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (56)对比文件 CN 112270098 A,2021.01.26 CN 106096127 A,2016.1 1.09 审查员 尹文博 (54)发明名称 一种超材料隔振器的序贯稳健性优化设计 方法 (57)摘要 本发明提供了一种超材料隔振器的序贯稳 健性优化 设计方法， 其特征在于， 包括如下步骤， 步骤1： 获得高精度分析模型和两个不可分层级 的低精度分析模 型； 并获取初始高精度设计样本 点与初始低精度设计样本点； 步骤2： 通过高精度 分析模型和两个低精度分析模型分别获得对应 设计样本点处的响应； 步骤3： 构建变可信度近似 模型； 步骤4： 最大化目标函数和约束条件协同更 新准则进行稳健性优化； 步骤5： 判断稳健性优化 设计过程是否收敛； 若收敛则执行步骤6， 若 不收 敛则更新样 本点集合， 并跳转至步骤2， 重复步骤 2—5； 步骤6： 输出超材料隔振器稳健性优化问题 的最优解。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 114792037 B 2022.09.09 CN 114792037 B 1.一种超材 料隔振器的序贯稳健 性优化设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 确定超材料隔振器稳健性优化设计的优化目标函数和设计变量， 其中所述优化 目标函数为在额定荷载下， 使实现的隔振器的固有频率与期望达到的隔振器的固有频率之 间的差异最小； 所述设计变量包括超材料隔振器单胞结构的斜臂长度L、 竖梁 厚度 及斜臂 厚度 ； 采用高精密网格和高载荷步有限元仿真建立超材料隔振器的高精度分析模型； 采 用粗网格和高载荷步有限元仿 真建立超材料隔振器的第一低精度分析模型； 采用精密网格 和低载荷步有限元仿真建立超材料隔振器的第二低精度分析模型； 其中， 第一低精度分析 模型和第二低精度分析模型是不可分层级的； 采用优化拉丁超立方试验设计方法在设计空 间内分别生成高精度分析模型的设计样本点和两个不可分层级的低精度分析模型的设计 样本点； 其中， 生成的第一低精度分析模型的设计样本点和生成的第二低精度分析模型 的 设计样本点可相同或者 不相同； 步骤2： 通过仿真获取高精度分析模型在对应设计样本点处 的响应， 获取第 一低精度分 析模型在对应设计样本点处的响应， 并获取第二低精度分析模型在 对应设计样本点处的响 应； 步骤3： 采用变可信度近似建模方法， 构建超材料隔振器的设计变量与响应之间的变可 信度近似 模型； 步骤4： 令高精度分析模型的编号为 hi， 第一低精度分析模型的编号为1， 第二低精度分 析模型的编号2； 基于稳健性优化设计来获得序贯更新未试验设计样本点的最优空间位置 和未试验设计样本点所属的分析模型的编号； 令该稳健性优化设计的数学形式为： ； 其中， 表示未试验设计样本点； 表示未试验设 计样本点 所属的分析模型的编号； 是目标函数和约束条件协同更新准则， 其数学表示形式为： ， 其 中 表示约束条件的编号， 表示约束条件的数量， 表示由编号为 的分析模 型预测的未试验设计样本点处的第 个约束响应； 表示约束响应满足 约束条件的概率； 是求积运算符号； 是变可信度目标函数稳健性动态更新 准则， 的数学表达形式为： ； 其中 表示添加不同精度的未试验设计样本点对于高精度设计样本点处稳健性目 标函数值的期望提升； 表示进行高精度分析模型仿真和进行编号为 的分析模型 仿真之间的计算成本之比； 表示编号为 的分析模型对应设计样本点的聚集程权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114792037 B 2度 ； 表示稳健性期望提高 指标 ， 的 数学表示形式 为 ： ， 其中 ， 和 分别表示稳健性优化目标函数的均值和标准差； 表示基于当前变可 信度近似模型获得的 稳健性优化目 标函数的 最小均值 ， ； 步骤5： 判断稳健性优化设计过程是否收敛； 如果收敛， 则算法跳至步骤6； 如果未达到 收敛条件， 则基于步骤4获得的序贯更新未试验设计样本点的最优空间位置和未试验设计 样本点所属的分析模型的编号， 将该序贯更新未试验设计样本点自适应添加到所属分析模 型对应的样本点 集合， 并跳转至步骤2， 重复步骤2—5； 步骤6： 输出超材 料隔振器稳健 性优化问题的最优解。 2.根据权利要求1所述的超材料隔振器的序贯稳健性优化设计方法， 其特征在于， 所述 约束条件 包括仿真耗时约束条件和非耗时仿真约束条件。 3.根据权利要求2所述的超材料隔振器的序贯稳健性优化设计方法， 其特征在于， 所述 超材料隔振器的稳健 性优化问题数 学模型为： ； 其中， 表 示三个设计变 量； 表示目标函 数， 其数学表示 形式为 ， f为实现的隔振器的 固有频率， f0为期望达到的隔振器的固有频率； 、 、 及 为仿真耗时约束条件， 和 为非耗时仿真约束条件； 为最大应变； 为非线性系数； 为纵横 刚度比； 为额定荷载静变形与可变形量比值； 为隔震器总高； 为拓扑成型 条件。 4.根据权利要求3所述的超材料隔振器的序贯稳健性优化设计方法， 其特征在于， 非耗 时仿真约束条件 的计算方法如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114792037 B 3