摘要：针对导弹导引头在高温高负载下的结构设计问题,引入多尺度拓扑优化设计方法对导弹导引头进行优化设计,提出了一种在稳态热源情况下热力耦合连续体结构多尺度并行化拓扑优化方法。该方法在宏观尺度上,将热源引入的等效热载荷耦合至力载荷当中,获得符合热力耦合载荷的宏观构型分布;在微观尺度上,通过聚类方法划分微结构类型,提升微结构计算效率和解决宏微观结构尺度分离问题。以结构柔度作为目标函数,材料的体分比为约束,建立了基于固体各向同性材料惩罚模型的多尺度并行拓扑优化模型;采用直接法对热力耦合情况下的灵敏度进行分析计算,运用OC准则法对设计变量进行优化,从而获得有效的热力耦合情况下的宏微观并行拓扑优化模型。利用悬臂梁结构对所提方法进行了验证,结果表明所设计的结构既具有热力耦合工况下的承载能力,也具有一定的热防护的能力。应用该方法对导弹引导头进行结构一体化优化设计,获得了较好的既具有承载性能,又具有隔热性能的引导头结构。两个案例展示了在保证质量减少50%的情况下,依然都获得了理想的优化结构,从而验证了所提方法的正确性与有效性。也为类似热力耦合工况下的结构一体化设计提供了可行方法,具有一定的工程应用意义。