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龙图腾网获悉武汉纺织大学申请的专利几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑设计方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117993040B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410256076.4，技术领域涉及：G06F30/10；该发明授权几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑设计方法及系统是由吴紫俊;占腾设计研发完成，并于2024-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑设计方法及系统在说明书摘要公布了：本发明属于材料结构拓扑设计技术领域，公开了一种几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑设计方法，本发明利用基结构方法，研究了基结构在单胞内的叠加组合规律，创建了基于基结构的单胞构形定义方法；结合传统的基于密度的拓扑优化方法，设置了所建单胞构形与设计变量的映射关系，给出了对应刚度矩阵的计算方法，定义了基于单胞模型的多胞结构优化模型，并推导了灵敏度计算方法。本发明从杆系结构出发，利用杆系的空间拓扑实现多胞结构的设计，并根据杆系的位姿与增材制造悬挑约束的匹配关系，确定制造体素的自支撑成型角度和合适的单元搜索方向，建立基于杆几何特征的多胞结构设计与制造一体化方法，实现了多胞结构的自支撑成型。

本发明授权几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑设计方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑设计方法，其特征在于，包括： 步骤一，设置单胞构形，选择容易直接成形的杆梁建立单胞，计算出二维单胞的刚度矩阵； 步骤二，构造单胞优化模型，计算出优化后的单胞刚度矩阵,确定单胞内部节点居中的单胞设计策略； 步骤三，构造多胞减振结构优化模型，并推导出灵敏度计算方法； 步骤四，构建制造体素，并定义模型中所有单胞基本组件的成形角度； 步骤五，给出单胞制造体素构建时的搜索算法，根据所有单元的拓扑连接关系开始搜索，使所有基本单元均可无支撑成形； 在设置单胞构形的过程中，考虑到空间干涉关系，对单胞内的基本单元做以下限制： 1单胞内任一基本单元内所有节点两两相邻； 2单胞内的基本单元拥有独立的形状控制参数； 3单胞内或单胞间的基本单元可相互融合形成更复杂的几何体； 由杆单元的单元刚度矩阵Ke定义可知： Ke＝TK’eTT，1 其中 对于二维单胞， 对于三维单胞， E是杆材料的弹性模量，A和L分别是杆单元的横截面积和杆长，α,β,γ分别为杆的局部坐标系与空间坐标系对应轴的夹角； 单胞由共享节点和独享节点组成，单胞的刚度矩阵为： 其中ηi＝AiLi； 其中，对于二维单胞n＝8，三维单胞n＝20； 在定义的单胞中，由共享节点构成的单元与其他单胞共享，而含有独享节点的单元均为该单胞独有，因此，单胞刚度矩阵可重新定义为： 其中nn表示单胞中共享单元的个数，mm为单胞中含有独享节点的单元总数，在所定义的二维单胞中mm＝4，nn＝4；三维单胞中nn＝12，mm＝8； 定义如下模型，计算独享节点的合适位置 findx,y minKb st.0＜x＜Lx 0＜y＜Ly 其中xi,yi为单胞四个角点坐标，Lx、Ly为单胞的长宽尺寸； 假设组成单胞的杆单元截面积相同，求解上述方程可知，对于正方形单胞，当独享节点坐标为Lx2，Ly2时，单胞的刚度矩阵最小； 此时单胞刚度矩阵可写为： 为了便于优化，定义单胞的优化模型为： 其中p为惩罚因子，ρc为单胞密度。

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