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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种面向热应力奇异问题的热弹性拓扑优化方法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：CN120162917B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26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：202510304177.9，技术领域涉及：G06F30/18；该发明授权一种面向热应力奇异问题的热弹性拓扑优化方法是由郝鹏;罗玮;薛实力;冯少军;刘大川设计研发完成，并于2025-03-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向热应力奇异问题的热弹性拓扑优化方法在说明书摘要公布了：一种面向热结构在热应力奇异问题下的热弹性拓扑优化方法，属于热结构的热弹性拓扑优化技术领域。首先，对热结构进行有限元建模并进行拓扑优化，实现清晰构型；接着，建立热弹性拓扑优化模型，用“超级弹簧单元”连接原有的固定边界上的节点以提供弱刚度约束；通过叠加机械载荷方程和热载荷方程分别得到的机械位移分量与热位移分量，得到最终热变形响应；根据热变形响应进行灵敏度分析；最后，基于灵敏度信息与梯度优化算法对设计变量进行更新迭代,设置最大迭代步和收敛准则；对优化结束后低于阈值的单元进行删除，保留高于阈值的单元，得到热结构优化后的创新拓扑结构。本发明能够避免使用固定边界条件的设计的铰链现象、灰度问题和无材料效应，这将是对现有热弹性拓扑优化方法的有益补充。

本发明授权一种面向热应力奇异问题的热弹性拓扑优化方法在权利要求书中公布了：1.一种面向热应力奇异问题的热弹性拓扑优化方法，其特征在于，所述热弹性拓扑优化方法包括以下步骤： 步骤1：对热结构进行有限元建模，包括初始几何模型和设计域；所述设计域是指进行拓扑优化的区域，进行有限元建模可得到热结构的几何文件； 步骤2：在建立的有限元模型基础上进行拓扑优化，拓扑优化的过程中，采用插值模型分别惩罚单元的杨氏模量和热应力系数，获得0-1分布的单元物理变量，实现清晰的构型； 步骤3：建立热弹性拓扑优化模型，把原有的热弹性平衡方程分为机械载荷方程和热载荷方程共两个方程，其中机械载荷方程采用固定边界条件，但是，热载荷方程采用自由热膨胀边界条件；在热载荷方程中，建立一种称之为“超级弹簧单元”的新单元，用“超级弹簧单元”连接原有的固定边界上的节点以提供弱刚度约束，避免因为自由热膨胀所导致的刚体位移，使得热载荷方程的分析能够稳定收敛；通过叠加机械载荷方程和热载荷方程分别得到的机械位移分量与热位移分量，得到最终的热变形响应；并根据热变形响应进行灵敏度分析； 对二维和三维结构，“超级弹簧单元”对应的刚度矩阵表示如下： 8 其中，表示弹簧刚度；和分别用于二维和三维结构；在这里，表示原始固定边界节点的数量； 步骤4：基于灵敏度信息与梯度优化算法对设计变量进行更新迭代；并设置最大迭代步和收敛准则；通过设定阈值，对优化结束后低于阈值的单元进行删除，保留高于阈值的单元，得到热结构优化后的拓扑结构。

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