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宏微观跨尺度设计 栏目所有文章列表 (按年度、期号倒序)     一年内发表的文章 |  两年内 |  三年内 |  全部 Please wait a minute... 选择: 导出引用 EndNote Ris BibTeX 显示/隐藏图片 Select 1. 基于子结构的宏微结构协同优化方法 吴紫俊, 肖人彬 中国机械工程    2022, 33 (23): 2851-2858.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2022.23.009 摘要 （673）      PDF（pc） （2765KB）（361）    可视化    收藏 利用子结构自由度的缩减实现结构宏微观的一体化设计，需要预先建立不同子结构构型的样本。宏观结构优化时只能在预定的微观构型中插值，限制了结构宏微观的优化空间。结合子结构自由度缩减与反求理论，针对周期性结构的设计提出了结构的宏微观协同设计方法。利用固体各向同性材料惩罚（SIMP）方法和子结构方法，构建了基于子结构的周期性结构宏微观协同设计框架；分析了宏观结构与微观周期性单胞的材料体积变化关联关系，并给出了两个尺度上的惩罚因子、变量过滤半径等优化参数的匹配。在此基础上，结合传统的结构柔度最小优化模型，计算了设计变量在宏观结构、微观周期性结构的灵敏度值，实现了宏微结构的协同设计。通过悬臂梁结构的设计，验证了所提方法的有效性。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0） Select 2. 不同梯度变化方式的不规则多孔结构设计与力学性能分析 汤永锋, 路平, 刘斌, 江开勇, 颜丙功, 刘嘉伟, 韩伟, 中国机械工程    2022, 33 (23): 2859-2866.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2022.23.010 摘要 （758）      PDF（pc） （9383KB）（424）    可视化    收藏 基于Voronoi图设计了4种不同梯度变化方式的不规则多孔结构，通过光固化成形工艺制备了这4种梯度多孔结构。对这4种梯度多孔结构分别进行了纵向（载荷方向平行于梯度方向）和横向（载荷方向垂直于梯度方向）压缩实验，研究其变形特点和力学性能。结果表明，梯度多孔结构在横向压缩时的变形特点与均匀多孔结构相似，纵向压缩时则表现出逐层坍塌的变形特点。在孔隙率相近的情况下，不同的梯度变化方式能够影响纵向压缩时的力学性能，对横向压缩的力学性能基本没有影响。降低梯度多孔结构的平均孔隙率可以提高结构力学性能。最后通过等应力复合模型和Voigt模型预测了梯度多孔结构纵向和横向压缩的弹性模量，预测结果与实验结果的相对误差基本都在10%以内。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0） Select 3. 梯度空心多孔结构优化设计方法 田启华, 舒正涛, 付君健, 杜义贤, 周祥曼, 田磊 中国机械工程    2022, 33 (23): 2867-2878.   DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2022.23.011 摘要 （634）      PDF（pc） （9847KB）（264）    可视化    收藏 针对空心多孔结构参数化建模困难、承载性能不足的问题，提出了一种梯度空心多孔结构优化设计方法。将不同水平参数的I-WP（I-wrapped package）型三周期极小曲面进行布尔运算实现了空心多孔结构单胞的隐式建模，并基于数值均匀化法对该结构的等效弹性属性进行了评估。通过引入凸优化理论的仿射概念，构造混合水平集函数，实现了梯度空心多孔结构的参数化建模；以刚度最大化为目标函数，建立了基于混合水平集方法的梯度空心多孔结构拓扑优化模型，通过优化准则算法进行求解，得到了具有良好连续性的梯度多孔结构。对优化结构进行了有限元分析，并采用选择性激光烧结技术制造了模型样件，开展了力学实验。数值案例和实验结果表明，该方法可有效实现空心多孔结构的参数化设计，显著提高了多孔结构的承载性能。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）