承载散热一体化的功能梯度多孔结构拓扑优化设计

作     者：杜义贤 张跃 付君健 田启华 周祥曼 王林军 Du Yixian;Zhang Yue;Fu Junjian;Tian Qihua;Zhou Xiangman;Wang Linjun

作者机构：水电机械设备设计与维护湖北重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002 

基　　金：国家自然科学基金(51775308) 湖北省教育厅中青年人才项目(Q20201205) 水电机械设备设计与湖北重点实验室开放基金(2020KJX04) 

出 版 物：《计算机辅助设计与图形学学报》 (Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics)

年 卷 期：2021年第33卷第7期

页      码：1141-1150页

摘      要：针对多功能结构承载散热一体化需求,提出面向功能梯度多孔结构的拓扑优化设计方法.首先基于三周期极小曲面实现C0连续梯度多孔结构建模;然后引入数值均匀化法计算多孔结构宏观等效弹性张量和宏观等效热传导张量;最后以多孔结构体积分数为设计变量,建立散热弱度和结构柔度最小化加权多目标拓扑优化模型,采用优化准则法求解.数值算例结果表明,相比于单目标拓扑优化设计,该方法通过牺牲较低的散热性能换取较大的承载性能提升,显著地提高了多孔结构的综合性能.

主 题 词：拓扑优化 极小曲面 功能梯度多孔结构 数值均匀化法 承载散热一体化 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3724/SP.J.1089.2021.18642

馆 藏 号：203104267...