基于梯度微结构的材料/结构一体化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于梯度微结构的材料/结构一体化设计方法，用于解决现有材料/结构一体化设计方法设计的结构刚度差的技术问题。技术方案是首先给定了梯度微结构的拓扑形式，并采用均匀化方法预测微结构的材料等效性能。引入控制微结构形状的梯度参数和结构设计域上的宏观伪密度两组独立的设计变量，通过SIMP插值模型建立设计变量与材料弹性常数之间的联系。在优化的过程中引入材料用量约束，以结构整体刚度为目标函数，进行结构拓扑优化得到设计结果。优化设计结果显示，在相同的40％材料使用用量情况下，结构柔顺度由背景技术的2296.8J降低到1786.6J，降低了22.2％，大幅提高了结构的刚度。