基于特征的复合材料设计的拓扑优化方法及高阻尼结构材料设计的新原理

目前复合材料设计的拓扑优化方法的主要问题是，结果严重依赖于初值的选取、拓扑过于复杂，不便于制造。本项目将拓展前期研究的基于特征的结构拓扑优化方法，将其用于复合材料设计问题。它借用计算机辅助设计中基于特征的建模技术的思想，将构造实体造型技术和拓扑优化方法结合起来，通过引入基本几何特征，将复合材料细结构的设计结果表示为基本几何特征的布尔运算，来保证拓扑优化设计结果的可制造性。作为理论和算法研究的应用，还将结合航空航天和军事领域的发展需求，研究性能优异的高阻尼结构复合材料的设计方法。为了有所突破，探索基于局部共振带隙理论设计高阻尼结构材料的原理，这是一种全新的设计理念，它利用周期结构的局部共振来产生频率带隙，以限制某些频率的弹性波在材料中传播，通过周期结构中阻尼材料的振动将机械能转化为热能，起到对这些频率振动的高阻尼作用。最后，结合结构拓扑优化研究基于这种新原理的高阻尼结构材料的设计理论与方法。