宏-细-微多尺度力学超材料设计方法及装置

技术特征：

1.一种宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，所述水平集函数α(x)定义为：

3.根据权利要求2所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，所述利用有限元计算方法计算获取微观点阵结构的细观均匀化弹性张量，包括：

4.根据权利要求3所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，基于微观点阵结构的细观均匀化弹性张量，通过如下方式构建代理模型：

5.根据权利要求4所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，所述力学超材料的宏观设计目标包括：最大宏观体积模量、最大宏观剪切模量、宏观负泊松比。

6.根据权利要求5所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，当力学超材料的宏观设计目标为最大宏观体积模量时，逆均匀化拓扑优化列式表示为：

7.根据权利要求5所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，当力学超材料的宏观设计目标为最大宏观剪切模量时，逆均匀化拓扑优化列式表示为：

8.根据权利要求5所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，当力学超材料的宏观设计目标为宏观负泊松比时，逆均匀化拓扑优化列式表示为：

9.根据权利要求1-8中任一项所述的宏-细-微多尺度力学超材料设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种宏-细-微多尺度力学超材料设计装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种宏‑细‑微多尺度力学超材料设计方法及装置，该方法包括：选定微观点阵构型和水平集函数，获取梯度变化的微观点阵结构；根据细观相对密度采样，获取不同体积分数的微观梯度点阵结构；计算获取微观点阵结构的细观均匀化弹性张量；构建拟合细观均匀化弹性张量与细观相对密度间的映射关系的代理模型；确定力学超材料的宏观设计目标，以代理模型作为等效材料本构，以细观粗网格单元的相对密度作为设计变量，构建逆均匀化拓扑优化列式；求解优化列式，获取细观粗网格尺度的相对密度场分布；重构功能梯度力学超材料结构。本发明能够提升设计空间的利用率，得到具有最大宏观体积模量、或最大宏观剪切模量、或宏观负泊松比的力学超材料。

技术研发人员：霍森林,都柄晓,赵勇,石友安,桂业伟,李松亭,绳涛
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6