变体分比功能梯度点阵结构两尺度拓扑优化设计

来源：计算力学学报杂志2023年第3期北京时间：

作者：梁有鹏,徐亮,刘电子,钱征华

单位：南京航空航天大学 航空学院 机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 210016,南京航空航天大学 航空学院 机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 210016,英国东安格利亚大学 工程学院, 诺维奇 NR4 7TJ,南京航空航天大学 航空学院 机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 210016

摘要：功能梯度点阵结构以其轻质、高比强度/比刚度及高抗断裂韧性等诸多优越的性能受到广泛关注，由于其跨尺度及空间渐变的几何结构特点，目前功能梯度点阵结构的设计仍然是一项具有挑战性的任务。本文采用两步优化策略进行多分区功能梯度点阵结构刚度优化设计。（1）结合离散材料优化方法进行多分区离散材料优化，获得宏观均匀结构拓扑及合理的微结构分区。（2）进行空间梯度变化点阵结构参数优化，进一步扩大设计空间，获得变体分比的结构设计。相较于单一点阵微结构设计，两步优化策略可以更为有效地实现材料利用，显著提高结构刚度，且该方法适用于不同微结构构型，数值算例验证了该方法的有效性。

关键词：拓扑优化,梯度点阵结构,DMO,变体分比,

基金资助：国家自然科学基金（12061131013）；中央高校基本科研业务费（NS2020004；NE2020002；NS2019207）；（省部级）机械结构力学及控制国家重点实验室开放课题（MCMS-E-0520K02）资助项目.