多孔材料／结构尺度关联的一体化拓扑优化技术

作     者：张卫红 孙士平 Zhang Weihong;Sun Shiping

作者机构：西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2006年第38卷第4期

页      面：522-529页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然基金重大项目(90405016)与面上项目(10372083)航空科学基金(04B53080)973计划(2006CB601205)资助.~~ 

主　　题：尺度效应 多孔材料 拓扑优化 材料设计 表征体胞 

摘      要：针对多孔材料的尺度效应和微结构构型的可设计性,提出以宏观结构最大刚度为目标,材料表征体胞构型为变量的材料／结构尺度关联一体化设计新方法．采用有限元超单元技术,验证了材料表征体胞尺度、边长比、平移、对称周期分布方式对构型设计结果的影响,实现了材料宏观布局设计、材料表征体胞构型精细设计以及多尺度均匀化设计的统一．基于凸规划对偶优化求解技术与二次型周长控制约束,完成了快速设计与材料分布棋盘格效应的控制．计算结果表明,在给定材料用量的情况下,该方法能有效地实现蜂窝结构的拓扑优化设计,设计结果充分反映了蜂窝夹层结构的尺度效应,为轻质结构设计提供了新的设计方法．