项目名称: 半序微结构多孔模型双尺度设计优化

项目编号: No.61472356

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 计算机科学学科

项目作者: 李明

作者单位: 浙江大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 多孔模型千变万化的内部微结构为模型提供了广泛的设计空间。可利用前沿信息技术,在模型制备前进行产品设计优化,提升产品性能,缩短产品成型周期。然而,传统有序微结构模型采用方向尺寸完全相同的各向同性微结构单元,忽略了微结构的尺寸和方向分布对模型宏观性能的决定性作用,设计潜力远未充分发挥,亦难以实现复杂表面光滑模型设计;无序微结构模型则自由度过大,难以实现有效控制。为此,项目致力于多孔模型微观-宏观双尺度设计优化的研究,从几何计算、工程仿真和计算材料等多学科融合角度出发,通过构建新型的半序微结构多孔模型(受一定尺寸及方向分布控制的各向异性微结构多孔模型),突破双尺度几何建模、物理性能双尺度约化仿真计算、双尺度设计优化等关键技术,实现模型微结构拓扑、单元整体分布和宏观拓扑的一体化设计优化。项目的开展不仅对多孔模型的优化设计具有重要意义,也将为超轻多孔材料、计算机辅助设计、三维打印等领域提供技术支撑。

中文关键词: 多孔材料;工程仿真;设优化;实体造型;计算机辅助设计

英文摘要: The complex internal structures of porous model provide numerous design freedoms for its physical performance improvements. By first performing design optimization using computational technologies before constructing a real physical prototype, the design cycle is shortened and the physical properties are improved. However, general porous models composed of regular micro-structures, which are of the same shapes, sizes and orientations, ignores the essential role of the sizes and orientations in determining the model's macro- physical properties, does not fully use the design potentiality, and cannot construct models of smooth boundaries; on the other hand, porous models composed of completely irregular microstructures have too large freedoms to easily perform shape manipulations. The project aims to study the theoretical and operational approaches for biscale design optimization of porous models. It builds on the advanced technologies of geometric computing, engineering analysis and computational material, and provides a novel concept of semi-regular porous models - - - - models composed of heterogeneous microstructures with overall controllable size and orientation distributions. By breaking through key challenges of biscale geometric modeling, biscale engineering analysis in combination with model reduction and biscale design optimization, it achieves the ultimate goal of concurrent optimization of the microstructure topology, element distributions, and macrostructure topology. The projects has potential values of theoretical and practical applications in fields of ultra-light materials, computer-aided design and 3D printing.

英文关键词: porous model;engineering analysis;design optimization;solid modeling;computer aided design

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