復合材料結構多尺度一體化優(yōu)化設計.pdf

1、拓撲優(yōu)化是結構設計中常用的方法之一，運用拓撲優(yōu)化技術，在優(yōu)化宏觀結構的同時，可以同步進行材料微結構設計，以消除結構和材料的界限，進一步挖掘材料的潛力。隨著多尺度方法的發(fā)展，從宏觀和細觀等多個尺度層面對結構和材料進行一體化設計，成為拓撲優(yōu)化領域的一個重要研究方向。
　　本文以單向纖維增強復合材料為研究對象，研究了復合材料結構多尺度一體化設計方法。首先采用基于能量的均勻化方法，研究了細觀尺度上的材料微結構優(yōu)化設計，對主要優(yōu)化參數(shù)進行討

2、論分析。在此基礎上，比較了常用的復合材料插值模型和增強方法，對中線增強和拓撲增強兩種增強方式進行研究，并通過算例實現(xiàn)，與理論值比較，驗證了該方法的可行性。
　　建立了剛度最大化問題多尺度拓撲優(yōu)化模型，引入尺度分離的思想，研究了宏觀與細觀分步優(yōu)化策略，以懸臂梁和簡支梁結構為例，采用中線增強法，實現(xiàn)了基于單一微結構的復合材料結構多尺度優(yōu)化設計，驗證了本文方法的有效性。
　　最后，本文考慮了宏觀與細觀的尺度關聯(lián)，研究了復合材料結構