【摘 要】
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将微结构胞元的多相材料设计与宏观结构的拓扑设计相结合,建立了稳态传热条件下,基于同一微结构构型的多相材料的材料/结构分层拓扑优化设计方法。方法中引入独立的微观多
【机 构】
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北京航空航天大学 航空科学与工程学院 北京 100191
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将微结构胞元的多相材料设计与宏观结构的拓扑设计相结合,建立了稳态传热条件下,基于同一微结构构型的多相材料的材料/结构分层拓扑优化设计方法。方法中引入独立的微观多相材料设计变量和宏观结构设计变量,通过单元相对密度将微观多相设计变量与宏观结构设计变量相关联。考虑了微观多相材料的尺度效应,以散热弱度最小为优化目标,以质量和体积为约束条件,基于对等材料插值模型,推导了多相材料的材料/结构分层优化设计的灵敏度表达式。采用基于偏微分方程的图像处理方式对散热弱度进行过滤以消除棋盘格以及网格依赖性。采用二维数值算例讨论并分析了微观多相材料的尺度效应对微观结构胞元和宏观结构拓扑优化结果的影响。数值实验结果表明,该方法可以实现传热条件下多相材料的材料/结构分层拓扑优化。
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