负泊松比负热膨胀超材料微结构拓扑优化设计

来源：上海理工大学学报杂志2016年第6期北京时间：

作者：王昱

单位：华南农业大学 工程学院, 广州 510642,华南农业大学 工程学院, 广州 510642,华南农业大学 工程学院, 广州 510642,华南农业大学 工程学院, 广州 510642,华南农业大学 工程学院, 广州 510642

摘要：提出一种拓扑优化设计方法，用于设计同时具有负泊松比和负热膨胀系数的超材料.超材料是人工设计的复合材料，由微米或纳米结构的周期性阵列组成，并具有天然材料难以具备的超常物理性质.基于拓扑优化理论，建立了一个表示多材料微观结构的多相边界的水平集模型，并采用数值均匀化方法来计算微观结构的等效性能，然后通过参数化水平集优化方法实现边界形状的演变和拓扑结构的设计.通过两个数值算例，给出超材料微结构材料分布的优化结果，证明了设计方法的可行性，为实现具备特殊性能的人工材料设计提供了一套系统的设计方法.

关键词：超材料;拓扑优化;水平集方法;负泊松比;负热膨胀

基金资助：广东省农产品冷链物流装备工程技术研究中心建设项目（2016B090920092）；华南农业大学高水平青年科技人才培育基金项目（216262）