计算机辅助设计与图形学学报

作者：刘健力, 范洪硕, 聂涛, 余金桂, 王书亭, 夏兆辉

关键词：等几何拓扑优化, 多尺度拓扑优化, 导热性能

针对多尺度拓扑优化难以实现非规则设计域的结构设计等问题,提出一种基于高导热性能微结构的等几何拓扑优化方法.在微观尺度,针对多尺度拓扑优化中常用的微结构优化其导热性能,并通过调整导热系数权重预先设计出具有更优导热性能的结构,在保证较高设计自由度的同时降低计算成本;在宏观尺度,以最小热柔度为优化目标构建基于优化后微结构的等几何拓扑优化数学描述模型,结合灵敏度分析方案更新宏观设计变量得到最终多尺度结构,在等几何分析中精确模型的基础上提高计算精度,保证最终多尺度结构单元间的高阶连续性.经典矩形和二维/三维半圆环散热结构的优化结果表明,所提方法可得到导热柔度最大降低7.97%的多尺度结构,有效地提高其导热性能;适用于非规则结构的不同边界条件,对复杂设计域的导热拓扑优化设计具有较好的通用性.

来源：2025年第11期

《计算机辅助设计与图形学学报》期刊编辑部

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