摘要：多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于差集的多材料水平集描述模型和交替活动相算法,提出了基于参数化水平集的多材料微结构拓扑优化设计方法。首先,构建了基于差集的多材料水平集描述模型,利用N个水平集函数实现N+1相材料拓扑的精确描述。然后,引入交替活动相算法,将原始N+1相多材料优化问题分解为N(N+1)/2个双相材料优化子问题,以减少设计变量与约束条件,提高计算效率。最后,采用均匀化方法计算多材料微结构的等效弹性张量,以宏观结构柔度最小化为优化目标,各相材料用量为约束条件,构建多材料微结构拓扑优化模型,并利用优化准则法实现上述优化模型的高效求解。数值算例结果表明,所提方法可有效实现多材料微结构的拓扑优化设计,所设计微结构均具有光滑的结构边界和清晰的材料界面。

摘要：为解决目前伤残人士与行动不便的老年人使用时轮椅存在的久坐不适、起身困难以及爬楼动力不足的问题,文中设计了一种三星轮多功能轮椅。该设计由传动系统、控制系统构成,能够实现椅背调节、椅背按摩、坐垫辅助支撑、以及三星轮全轮驱动等功能。采用多芯片对各系统进行独立控制以实现多线程运行。对产品进行模拟实验运转,实验人偶数据反馈得出结果良好,从而证明该产品能为伤残人士及行动不便的老年人提供更加舒适的轮椅使用体验。