机械工程学报

作者：黄明喆, 肖蜜, 刘喜亮, 沙伟, 周冕, 高亮

单位：1. 华中科技大学国家智能设计与数控技术创新中心 武汉 430074;2. 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室 武汉 430074

关键词：等几何分析,多尺度拓扑优化,三周期极小曲面,Kriging元模型,散热性能；

基金：国家重点研发计划资助项目(2020YFB1708304)。

多孔结构具有轻质、散热快等特点，在航空航天、信息电子等领域应用广泛，提出了一种面向散热性能的多孔结构多尺度等几何拓扑优化方法。在微观尺度，采用水平集函数描述三周期极小曲面点阵的几何构型，构建了Kriging元模型，预测点阵的宏观等效热学属性，从而降低计算成本；在宏观尺度，以最小散热柔度为目标，建立了多孔结构的多尺度拓扑优化模型，引入等几何分析提高了结构性能分析的计算精度，结合等几何映射技术开展了非规则几何结构的多尺度拓扑优化设计，避免了非规则设计域中点阵裁剪导致的几何特征缺损等问题；最后，通过数值算例验证了所提出方法的有效性。结果表明，提出方法可实现非规则几何结构的散热性能优化设计，优化得到的轻质梯度多孔结构具有较好的散热性能，在实际工程中具有广阔的应用前景。

来源：2024年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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