北京工业大学叶红玲获国家专利权
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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利具有声子带隙的轻量化吸能减振多功能点阵结构的优化设计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:CN116244997B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30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:202310266051.8,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权具有声子带隙的轻量化吸能减振多功能点阵结构的优化设计方法是由叶红玲;申文杰;王伟伟;田福威设计研发完成,并于2023-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本具有声子带隙的轻量化吸能减振多功能点阵结构的优化设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具有声子带隙的轻量化吸能减振多功能点阵结构的优化设计方法,包括:基于独立连续映射法拓扑优化设计新的轻量化拓扑构型;重构拓扑构型为参数化结构,结合手性结构将其旋转为具有声子带隙的三维胞元结构;建立胞元结构的有限元模型,对胞元的压缩过程、模态和带隙进行仿真分析;建立以胞元结构几何参数为设计变量,以最大内能为优化目标,以一阶固有频率为约束的参数优化模型;基于响应面方法建立内能和一阶固有频率关于设计变量的代理模型;采用非线性二次规划算法进行参数优化模型求解获得胞元最优参数。本发明所述方法可高效率设计轻量化多功能点阵结构,缩短结构设计周期,提高了工作效率,节省了设计成本,对航空航天等领域轻量化吸能减振点阵结构的设计具有十分重要的应用价值。
本发明授权具有声子带隙的轻量化吸能减振多功能点阵结构的优化设计方法在权利要求书中公布了:1.一种具有声子带隙的轻量化吸能减振多功能点阵结构的优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:基于ICM方法建立以体积最小为目标,以节点位移为约束,以网格单元为拓扑变量的轻量化拓扑优化模型,对设计域边界条件进行设计并求解拓扑优化模型,若收敛,则获得胞元拓扑构型;若不收敛,修改拓扑优化参数设置,直到结果收敛;S2:基于步骤S1的拓扑优化结果,将胞元拓扑构型几何重建为参数化二维胞元,结合手性结构将二维胞元进行旋转变形得到三维胞元结构;S3:建立步骤S2得到的三维胞元有限元模型,对胞元进行准静态压缩得到压缩过程中结构的内能,对胞元进行模态分析得到结构固有频率和振型图,对胞元进行能带结构分析和传输特性分析得到结构声子带隙特性;S4:在步骤S3的基础上,建立以内能最大为目标,以一阶固有频率为约束,以胞元几何参数θ、R2和R5为设计变量的参数优化模型,使用拉丁超立方抽样法设计样本点,拟合内能和一阶固有频率关于设计变量的响应面函数Ex和f1x并进行精度检验;S5:采用非线性二次规划NLPQL算法,在步骤S4的基础上,求解参数优化模型,如果迭代收敛,则得到最优的胞元几何参数;如果求解不收敛,则对参数优化模型和参数进行修改,直到优化迭代收敛;S6:在步骤S5的基础上将参数优化胞元以十二边形交错排列方式组装为点阵结构。
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