基于点阵材料微观临界应力的几何多尺度拓扑优化方法研究

项目名称： 基于点阵材料微观临界应力的几何多尺度拓扑优化方法研究

项目编号： No.10902018

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 原子能技术

项目作者： 阎军

作者单位： 大连理工大学

项目金额： 18万元

中文摘要： 具有周期性微结构的点阵材料是一类新型轻质强韧材料，在航空航天领域具有广阔的应用前景。考虑点阵材料微单胞构件屈服及弹性屈曲失稳两种破坏模式，本申请给出两个无量纲参数：微观构件应力与实体材料屈服极限之比、微观构件应力与构件弹性屈曲失稳临界值之比，定义两比值中较大者为点阵材料微观构件的"临界应力"，用来表征点阵材料结构的"强度储备"，并作为优化设计的目标；采用数学均匀化方法计算具有平行四边形微单胞的点阵材料宏观等效弹性性能，发展由宏观等效应力计算材料微观构件应力的快速多尺度算法；在此基础上对宏观结构和材料微结构分别采用连续体和离散体拓扑优化技术，选取宏观人工密度和材料微单胞构型参数作为设计变量，建立宏观结构与材料微单胞构型的多尺度拓扑优化模型，发展相应高效数值算法，优化材料微观构件的"临界应力"，提高点阵材料结构的"强度储备"，为轻质点阵材料结构强度性能的多尺度优化设计提供理论模型和求解技术。

中文关键词： 点阵材料；拓扑优化；多尺度分析；临界应力；热弹性优化

英文摘要：

英文关键词： Lattice material；Topology optimization；Multi-scale analysis；Critical stress；Thermal elastic optimization